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Jorge Augusto Pessatto Mondadori
Redes Industriais
© 2016 by Universidade de Uberaba
Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser 
reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, 
eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de 
sistema de armazenamento e transmissão de informação, sem prévia autorização, 
por escrito, da Universidade de Uberaba.
Universidade de Uberaba
Reitor 
Marcelo Palmério
Pró-Reitor de Educação a Distância
Fernando César Marra e Silva
Editoração
Produção de Materiais Didáticos
Capa
Toninho Cartoon
Edição
Universidade de Uberaba
Av. Nenê Sabino, 1801 – Bairro Universitário
Catalogação elaborada pelo Setor de Referência da Biblioteca Central UNIUBE
Jorge Augusto Pessatto Mondadori
Olá, meu nome é Jorge Augusto Mondadori e desenvolvi este ma-
terial para lhe auxiliar no aprendizado relacionado a redes indus-
triais. Sou engenheiro de controle e automação; nessa profissão, 
trabalhei durante os anos de 2008 a 2012 com projeto e execução 
de sistemas de automação industrial por todo o país, nas mais di-
versas fábricas e indústrias. Minhas especialidades relacionadas à 
automação são o desenvolvimento de lógica de controle, projeto de 
redes industriais e elaboração de sistemas de aquisição de dados 
e controle industrial. 
Em paralelo ao trabalho de engenheiro, sempre tive aptidão para 
ministrar aulas, desde a graduação, atuando como monitor e pro-
fessor de cursinhos pré-vestibular. Em 2012, ingressei no Serviço 
Nacional de Aprendizagem Industrial no Paraná, no qual, hoje, co-
ordeno o curso de pós-graduação em Engenharia de Automação 
Industrial e ministro aulas no curso técnico. De 2013 a 2015, fiz 
pós-graduação que me titulou mestre em Engenharia mecânica e 
Aeronáutica, no Instituto Tecnológico de Aeronáutica, em São José 
dos Campos.
Atualmente, faço doutorado em Pesquisa Operacional, um ramo 
da área de Engenharia de Produção que trabalha otimização 
de processos, sistemas de gestão e tomada de decisão, em um 
programa conjunto do ITA com a Universidade Federal de São 
Paulo (UNIFESP).
Sobre os autores
Sumário
Capítulo 1 Introdução à comunicação digital ..................................9
1.1 Histórico das comunicações ............................................................................ 11
1.2 Conceitos básicos ............................................................................................ 13
1.3 Modulação e conversão de sinais ................................................................... 15
1.4 Histórico dos sistemas de controle .................................................................. 23
1.5 Importância da aplicação de redes industriais ................................................ 26
Capítulo 2 Introdução às redes industriais ......................................29
2.1 Comunicação Industrial ................................................................................... 31
2.2 Modelo OSI/ISO ............................................................................................... 33
2.3 Topologias física e lógica ................................................................................. 36
2.4 Normas que padronizam a comunicação industrial ........................................ 42
Capítulo 3 Interfaces industriais de comunicação serial .................51
3.1 Interfaces seriais industriais............................................................................. 53
3.1.1 Classificação das interfaces quanto ao sincronismo ............................. 53
3.1.2 Classificação das interfaces quanto ao fluxo de dados ........................ 57
3.1.3 Classificação das interfaces quanto à referência .................................. 59
3.1.4 A interface serial RS-232 ........................................................................ 61
3.1.5 A interface serial RS-422 ........................................................................ 64
3.1.6 A interface serial RS-485 ........................................................................ 65
3.1.7 A interface USB ...................................................................................... 69
3.1.8 Introdução à ethernet ............................................................................. 71
Capítulo 4 Meios físicos de transporte de dados ............................75
4.1 Cabo coaxial .................................................................................................... 76
4.1.1 Cabo UTP ............................................................................................... 79
4.1.2 Cabo STP ............................................................................................... 83
4.1.3 Fibra ótica ............................................................................................... 84
4.1.4 Fibra ótica multimodo ............................................................................. 85
4.1.5 Fibra ótica monomodo ........................................................................... 86
4.1.6 Meios de comunicação sem fio ............................................................. 87
Capítulo 5 Protocolos de comunicação industrial i ..........................97
5.1 Desenvolvimento ............................................................................................. 99
5.2 Protocolo MODBUS ......................................................................................... 100
5.3 Protocolo AS-i (Actuator Sensor Interface)...................................................... 105
5.4 Protocolo IO-link .............................................................................................. 107
5.5 Protocolo Hart .................................................................................................. 110
5.6 Protocolo CANopen ......................................................................................... 112
5.7 Protocolo PROFIBUS-PA ................................................................................. 116
Capítulo 6 Protocolos de comunicação industrial ii .........................123
6.1 DeviceNET ....................................................................................................... 125
6.2 PROFIBUS-DP ................................................................................................ 130
6.3 MODBUS TCP ................................................................................................. 133
6.4 PROFINET ....................................................................................................... 134
6.5 Ethernet/IP ....................................................................................................... 138
6.6 PowerLink ........................................................................................................ 140
6.7 EtherCAT .......................................................................................................... 143
Capítulo 7 Protocolos de comunicação residencial ........................149
7.1 Desenvolvimento ............................................................................................. 151
7.2 Protocolo lon .................................................................................................... 152
7.3 Protocolo x10 ................................................................................................... 156
7.4 Protocolo knx ................................................................................................... 161
7.5 Protocolo BACnet ............................................................................................ 164
7.6 Protocolo EnOcean .......................................................................................... 165
7.7 Aplicações open-source ................................................................................... 167
Capítulo 8 Opc (conexão embarcada de objetos para 
controle de processos) ......................................................................1738.1 OPC DA (Data Access) .................................................................................... 175
8.2 OPC UA (Unified Architecture) ........................................................................ 193
CONCLUSÃO ...................................................................................196
REFERÊNCIAS ................................................................................200
A disciplina de Redes Industriais utiliza como base as principais 
normas da Comissão Internacional de Eletrotécnica (IEC) e regu-
lamentação do Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos 
(IEEE). O conhecimento aprofundado é fundamental para enge-
nheiros que atuam no ramo industrial em processos automatiza-
dos, desde automação de sistemas de geração, subestações e 
processos de fabricação, culminando nos conhecimentos de auto-
mação residencial, melhorando o conforto e o bem-estar dentro de 
casas e apartamentos modernos.
Nesta disciplina, estudaremos os pontos fundamentais para a apli-
cação de redes industriais em projetos voltados para automação e 
aquisição de dados. O Capítulo 1 trata, especificamente, da introdu-
ção a tecnologias de comunicação. No Capítulo 2, estudaremos as 
normas técnicas principais aplicadas nos protocolos e nas interfaces. 
O Capítulo 3 versa sobre o uso das interfaces seriais de comunicação 
e os modos de comunicação. O Capítulo 4 apresenta os meios físicos 
mais comuns que são utilizados e as características principais desses 
meios. Os Capítulos 5 e 6 tratam da aplicação e da padronização de 
protocolos de comunicação voltados para aplicações industriais. O 
Capítulo 7 apresenta os protocolos de comunicação voltados a proje-
tos de automação predial e residencial. Por fim, o Capítulo 8 aborda 
a aplicação da tecnologia de objetos embarcados OPC.
Aproveite este material, em conjunto com as demais ferramentas 
de apoio didático. Busque sempre mais informações por meio dos 
links apresentados e das referências bibliográficas. Desejo a você 
bons estudos!
Apresentação
Jorge Augusto Pessatto Mondadori
Introdução
Introdução à comunicação 
digital
Capítulo
1
Olá, caro(a) aluno(a). Este capítulo introduz conceitos 
de comunicação de dados pela essência e por histórico. 
Além disso, faz conexão com demais áreas do estudo das 
engenharias elétrica e eletrônica, como eletrônica analógica, 
digital e sistemas de geração e modulação de sinais.
O conhecimento deste capítulo permitirá que, posteriormente 
você entenda as origens dos principais protocolos de 
comunicação industrial e de atual desenvolvimento. O 
tempo em que estudamos, atualmente, torna os sistemas 
mais modernos em obsolescência rápida; por essa razão, 
precisamos fundamentar muito bem as origens e o andamento 
dessa evolução.
Convido você a conhecer esse histórico, relembrar alguns 
conceitos de disciplinas passadas e associar o conhecimento 
ao mercado de trabalho atual. Pense que, há apenas meio 
século atrás, receber um sinal de televisão dentro de casa 
era um artigo de luxo; hoje, porém, contratamos serviços por 
demanda em um aparelho que cabe no nosso bolso e se 
torna ultrapassado de ano em ano.
Vivemos a era da televisão digital, e os protocolos de 
comunicação também evoluíram de forma semelhante. Os 
sistemas de controle partiram de painéis gigantes de lógica 
12 UNIUBE
• Apresentar os conceitos do processo de comunicação.
• Proporcionar uma visão geral dos sistemas de 
comunicação.
• Caracterizar a comunicação em modulação e digitalização 
de sinais.
• Estudar os conceitos de ruído em sistemas analógicos e 
digitais.
• Explicar os métodos de conversão digital de dados.
• Contextualizar a informação com a comunicação.
● História da comunicação
o Surgimento da eletrônica
o Aplicações iniciais da Internet
● Conceitos básicos de comunicação
o Transmissor e receptor
o Mensagem e protocolo
o Ruído na comunicação
● Modulação de sinais
o Sinal e portadora analógicos
o Sinal digital e portadora analógica
o Digitalização de sinais analógicos e Teorema 
de Nyquist
● Histórico de controle industrial
o Lógica de controle
o Sistema Digital de Controle Distribuído
o Necessidade de comunicação industrial
● Importância de protocolos de comunicação industrial
Objetivos
Esquema
de relés para controladores compactos que se comunicam 
com dispositivos atuadores dentro de um centro de controle 
e comando fechado em uma pequena sala.
Vamos, agora, aprender mais a respeito desse tema. Bons 
estudos!
 UNIUBE 13
Histórico das comunicações1.1
Querido(a) aluno(a), a comunicação e a transmissão de informa-
ções foi extremamente necessária para a evolução do ser huma-
no desde seu surgimento no planeta. O conhecimento é passado 
adiante, permitindo que erros fossem minimizados e acertos con-
tinuassem presentes nas mais diversas atividades. Assim como 
acontece em uma sala de aula, mesmo que virtual, o professor 
faz o papel de fonte de informações, passando essas informações 
aos alunos, receptores da comunicação, para que construam um 
conhecimento sólido acerca de qualquer assunto.
Figura 1.1 - Comunicação
Fonte: Elaborada pelo autor.
Diante de diversos possíveis cenários catastróficos que o ser huma-
no pode viver no futuro, o maior medo é a perda de comunicação. 
Independente da forma como aconteça, a falta de comunicação ces-
sa a transferência de conhecimento, impedindo que a informação 
trafegue e sistemas logísticos se comportem de forma planejada.
A dispersão geográfica da população tornou a necessidade da co-
municação fundamental para a sobrevivência de nossa espécie. 
Isso fez com que fossem desenvolvidos métodos cada vez mais 
eficazes para disseminar notícias, informações e conhecimento.
14 UNIUBE
Em 1838, Samuel Morse revolucionou o conceito de comunicação 
com a criação do telégrafo, em um mundo que utilizava apenas 
transporte de cartas (sem citar métodos rudimentares, como sinais 
de fumaça e pombos-correio) para enviar informações. Essa inven-
ção permitia que caracteres codificados fossem enviados por meio 
de impulsos elétricos e fossem decodificados pelo receptor para 
compreensão da mensagem.
A partir do desenvolvimento da transmissão de informação por si-
nais elétricos e eletromagnéticos, houve a criação de outros siste-
mas de comunicação, como telefone, rádio e televisor; sistemas 
esses que ainda fazem parte do nosso dia a dia e evoluíram em 
conjunto com a eletrônica analógica e digital.
Seguindo essa trajetória evolutiva, os computadores surgiram como 
forma de processamento e armazenamento de dados no início da 
década de 1950. A motivação inicial era a presente ameaça que a 
Guerra Fria causava. Naquele momento, era necessário o surgi-
mento de um sistema de comunicação eficiente entre bases mili-
tares para transporte de informações codificadas. O Departamento 
de Defesa dos Estados Unidos da América desenvolveu, então, 
a ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network), 
que, posteriormente, fundiu-se com a NSFNET (National Science 
Foundation Network), que administrava o tráfego de informações 
científicas na década de 1970. Como em 1990 a Europa já havia 
estabelecido suas redes de conexão digital EuropaNET e EBONE, 
todas foram unidas para formar o que hoje conhecemos como uma 
ligação inter-redes, ou INTERNET.
 UNIUBE 15
1.2 Conceitos básicos
Para que a comunicação seja efetiva, caro(a) aluno(a), alguns itens 
devem estar presentes. Estabelecemos, aqui, alguns conceitos 
que permitirão nosso entendimento de redes industriais, conforme 
avançarmos o estudo:
• Mensagem - trata-se da informação que será enviada por al-
gum canal de comunicação. Pode ser formada por apenas 
um bit (relembre: é a menor unidade de dado da eletrônica 
digital), representando o estado atual de um dispositivo, até 
Gigabytes (bilhões de bits) de um filme.
• Canal ou meio - a informação precisa trafegar de alguma 
forma. O meio físico ou canal de comunicação garante essa 
transferência. Podemos citar, brevemente, cabos, fibrase, até 
mesmo, a atmosfera.
• Protocolo - o protocolo é a linguagem comum entre os agen-
tes da comunicação. Podemos defini-lo como um conjunto de 
regras que ordenam a comunicação. Acontece de forma se-
melhante ao nosso idioma, se não dominarmos corretamente, 
podem ocorrer falhas no processo.
• Transmissor - é o dispositivo que envia a informação ou o 
conjunto de dados, seguindo as regras do protocolo de 
comunicação.
• Receptor - é o dispositivo ou sistema que recebe a informa-
ção e a converte para uma forma inteligível, por meio do pro-
tocolo de comunicação.
16 UNIUBE
Figura 1. 2 - Conceitos da comunicação
Fonte: Elaborada pelo autor.
Durante o processo de envio de informações, podem acontecer 
ruídos de diversas características. Imagine que, ao estudar, seu 
vizinho esteja utilizando uma furadeira para pendurar um quadro. 
Esse sinal que se interpõe ao sinal original causa uma falha no en-
tendimento da mensagem e pode ser caracterizado por dois gran-
des grupos: os ruídos externos, que são causados externamente 
à natureza da comunicação, e os ruídos internos, causados pe-
los próprios componentes e materiais que constituem meio físico, 
transmissor e receptor. O ruído tem diversas características. O ruí-
do externo pode ser caracterizado como:
• gerado pelo homem - nossas atitudes, instalações elétricas, a 
forma que alteramos o meio geram distúrbios na comunicação.
• atmosférico - está relacionado ao clima e ao tempo em deter-
minada região. Tem característica estática e pode acontecer 
devido a descargas atmosféricas, por exemplo.
• interestelar - por incrível que pareça, radiações cósmicas 
interferem na nossa comunicação, influenciando sinais de 
 UNIUBE 17
transmissão e recepção de satélites. Caso tenha interesse 
em saber mais, pode pesquisar acerca das constantes tem-
pestades solares que assombraram o setor de telecomunica-
ções em 2012.
• radial - a característica desse ruído é eletromagnética, que 
interfere nas linhas de campo de determinado sinal.
• não aleatório - ruído que pode ser detectado facilmente, bem 
como sua fonte. A sua origem pode ser por ressonância, mo-
tores, contatos com defeito em instalações, falha de aterra-
mento etc.
• aleatório - é de difícil detecção de fonte, podendo acontecer 
de maneira aleatória na comunicação, prejudicando, de forma 
esporádica, o recebimento de dados.
• térmico - causado por efeito de aquecimento em materiais 
dos componentes e meios físicos. Ao alterar a temperatura 
de um sistema, sua impedância pode ser alterada, gerando 
queda de qualidade do sinal.
Assim, o estudo de ruídos é uma das principais áreas em que você 
deverá se aprofundar ao entrar no mercado das telecomunicações.
1.3 Modulação e conversão de sinais
Imagine você, prezado(a) aluno(a), ministrando uma palestra. Ao 
falar por um microfone, você atua como transmissor da mensa-
gem, e o microfone, como receptor. Nesse momento, um elemento 
sensor é ativado e converte as ondas mecânicas emitidas por sua 
voz para sinais elétricos. Ao enviar para o sistema distribuído de 
som, o microfone atua como transmissor, e as caixas de som, como 
18 UNIUBE
receptores; posteriormente, o mesmo fluxo segue dos alto-falan-
tes para a plateia. Nessa simples analogia, vemos uma série de 
conversões de sinais, mecânicos para elétricos, depois, para me-
cânicos novamente. A comunicação, em geral, ocorre de maneira 
semelhante, e não é diferente nos sistemas industriais.
Para compreendermos como a comunicação, de fato, ocor-
re, precisamos consolidar os conceitos de modulação de sinais. 
Provavelmente, você já ouviu falar de ondas AM e FM, talvez, até 
tenha cursado uma disciplina de sinais e sistemas. Lembrando da 
física, vemos que ondas de transmissão de rádio têm característi-
cas eletromagnéticas, e precisamos inserir essas informações den-
tro de ondas portadoras (que carregam a informação).
A modulação AM altera a amplitude da onda por meio da portado-
ra, daí seu nome Amplitude Modulation. O importante, nesse mo-
mento, é entender que usamos a portadora para inserir um sinal 
modulante e mantemos a frequência e a fase constantes. A onda 
resultante, então, é o somatório de amplitude das ondas de sinal e 
da moduladora.
No caso da Frequency Modulation (FM), a frequência original do 
sinal é alterada pela portadora. Por ter mais energia e comprimento 
de onda menor, garante que sinais maiores possam ser inseridos. 
Assim, sistemas analógicos de rádio de alta qualidade e televisão 
(UHF - Ultra High Frequency - e VHF - Very High Frequency) são 
gerados dessa forma.
Em uma comparação breve, podemos concluir que ondas AM via-
jam mais longe (lembre do radinho de pilha que recebe o jogo de 
qualquer lugar que seja transmitido), e as ondas FM abrangem áre-
as menores com maior qualidade (por essa razão, uma emissora de 
rádio nacional FM precisa de uma base em cada cidade que atua).
 UNIUBE 19
Reflita
Embora as comunicações industriais sejam feitas, em sua 
maior parte, utilizando sinais digitais, é importante saber como 
utilizar sinais analógicos para casos em que a comunicação 
seja de difícil acesso. Alguns sensores e atuadores industriais podem 
estar em locais remotos, e equipamentos específicos de rádio são 
empregados. A telemetria será abordada de forma mais aprofundada 
nos estudos dos protocolos industriais, porém precisamos refletir 
acerca da necessidade dela desde já, para não cairmos no erro de 
conhecermos apenas sinais digitais.
Além das portadoras, a forma de comunicação que você mais en-
contrará no seu dia a dia profissional será a comunicação digital. 
Nyquist desenvolveu um teorema de amostragem de sinais que 
trata da digitalização. De forma simplificada, o modulador digital co-
leta a medição em diversos instantes, construindo o espectro digital 
da onda. Esse teorema determina que:
• uma função a ser amostrada que tem frequências superiores 
a fm[Hz] será totalmente definida por suas amplitudes quando 
obtidas em intervalos regulares menores que ½*fm segundos.
• um sinal limitado em faixa que não possua componentes es-
pectrais acima de fm[Hz] é determinado apenas por seus va-
lores obtidos por meio de intervalos regulares menores que 
½*fm.
Sendo assim, o cálculo para determinar a amostragem é feito pela 
expansão da transformada de Fourier no sinal original.
20 UNIUBE
Saiba mais
Para verificar a demonstração do teorema de Nyquist, sugiro 
que você busque livros que tratem da disciplina de Sistemas de 
Controle. Esses livros abordam a transformada de Laplace para 
representar funções no domínio da frequência e descrevem o pro-
cesso de discretização de sinais utilizando o teorema citado.
Um sinal digital, para ser transmitido, precisa ser modulado pelo 
transmissor e demodulado pelo receptor. Nesse momento, tal-
vez, você esteja pensando no dispositivo MODEM (MODulador - 
DEModulador), utilizado na era da telefonia analógica para cone-
xão com a internet. É necessário que todo ponto de acesso (nossos 
computadores) possua um MODEM, e uma chamada telefônica é 
feita a uma central, chamada servidor ou provedor de serviço, que 
faz nossa conexão com o mundo externo.
Em comunicações industriais, esse conceito já está embarcado 
nos dispositivos, porém várias usinas e subestações antigas ain-
da utilizam essa forma de comunicação. Vamos discutir um pouco 
mais acerca das portadoras analógicas que utilizam sinais digitais 
para sua transmissão.
A modulação ASK (amplitude shift keying) insere, em nível lógico 
nulo (o “zero” da eletrônica digital), um sinal analógico de ampli-
tude baixa, em comparação ao nível lógico alto (o “um” da eletrô-
nica digital). A Figura 1.3 representa o envio da informação digital 
00110100010.
 UNIUBE 21
Figura 1.3 - Sinal modulado ASK
Fonte: Oppenheim; Shafer (1999, p. 163).
Como um sinal enviado representando o valor “zero” tem ausência 
de amplitude, podemos, concluir que um ruído que eleve a tensão 
desse sinal seja interpretado como um valor “um”, ou seja, a mo-dulação ASK é muito sensível a ruídos eletromagnéticos causados 
por indução e estática.
Outra forma de modulação de sinais digitais por portadoras ana-
lógicas é a FSK (Frequency Shift Keying). Como seu nome suge-
re, a modulação ocorre na alteração da frequência da portadora 
conforme o sinal digital portado, assim, a frequência será maior 
quando tivermos o nível lógico “um”, e menor quando o nível lógico 
for “zero”. A Figura 1.4 demonstra o uso da FSK no mesmo sinal 
00110100010 da Figura 1.3.
22 UNIUBE
Figura 1.4 - Sinal modulado FSK
Fonte: Oppenheim; Shafer (1999. p. 165).
A última forma de modulação é a PSK (Phase Shift Keying), que 
altera a fase de uma onda toda vez que o sinal troca de “zero” para 
“um” ou de “um” para “zero”. Permanecendo a frequência e a am-
plitude da onda constantes. Assim, o mesmo sinal apresentado nas 
Figuras 1.3 e 1.4 é representado pela portadora PSK na Figura 1.5.
Figura 1.5 - Sinal modulado PSK
Fonte: Oppenheim; Shafer (1999. p. 169).
 UNIUBE 23
Os conceitos de velocidade de modulação e de demodulação in-
terferem até hoje no nosso uso de telefonia móvel e internet. A 
velocidade de comunicação é definida na unidade de processa-
mento de dados por unidade de tempo, e a mais comum é a bps 
(bits por segundo).
Fazendo uma analogia com nossas conexões digitais residenciais, 
suponhamos que um serviço de streaming de vídeo, contratado 
por você, envie um capítulo de série para você de 1 gigabyte de 
informações. Você pretende baixar toda a informação para evitar 
aquelas travadas indesejadas durante seu momento de lazer, en-
tão, dispõe de uma conexão constante de 5 Mbps (banda larga). 
Quanto tempo você, prezado(a) aluno(a), levará para baixar esse 
episódio completo?
1 gigabyte é, aproximadamente, 8 gigabits (8 bilhões de bits). Sua 
conexão permite 5 milhões de bits por segundo. Então, você preci-
sará de, aproximadamente, 1600 segundos, ou 0,44h para baixar 
completamente o episódio. 
No próximo capítulo, discutiremos as interfaces seriais de comunica-
ção, porém convém introduzir mais um conceito e algumas informa-
ções importantes relacionadas à função do engenheiro eletricista.
A velocidade de comunicação é, muitas vezes, denominada baud 
rate; este será o termo utilizado durante o estudo de protocolos de 
comunicação industrial. No início do desenvolvimento das comuni-
cações digitais, as velocidades foram padronizadas pelas limitações 
da eletrônica da época. Então, é comum utilizarmos valores apre-
sentados a padrões internacionais. Os valores mais comuns de baud 
rate ou bits por segundo são: 300, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400, 
28800 (28K), 33600, 56000 (56K), 115200 e 25000. O termo baud 
rate, em termos práticos, é a velocidade, contudo a definição é a 
24 UNIUBE
taxa de modulação digital dos dados expressa em bits por segundo. 
Por curiosidade, a velocidade de um exímio operador de telégrafo 
na guerra era de 50 a 60 bits por segundo utilizando o código Morse. 
Faço essa contextualização a você pois uma das formas de aqui-
sição de dados de medidores das concessionárias de energia 
elétrica é a saída do usuário, que utiliza a norma ABNT CODI. A 
saída do usuário para todo o território nacional tem um protocolo 
específico da ABNT (acerca do qual discutiremos no Capítulo 4) 
e sua velocidade padrão é de 110bps. Você deve ter percebido, 
caro(a) aluno(a), que esse valor não é um valor padrão internacio-
nal. Devemos, então, nos atentar ao implementarmos sistemas de 
comunicação em entradas de serviço e postos de transformação. 
Mais sério ainda será o uso dessa comunicação em sistemas de 
controle e proteção, como relés inteligentes em subestações e con-
troladores de demanda em setores industriais.
Essa mesma saída do usuário deve ser utilizada por meio de aco-
plador óptico para proteger o medidor e a instalação elétrica, e a 
concessionária pode utilizá-la para fazer telemedição sem a neces-
sidade de enviar leituristas para pontos remotos de fornecimento.
IMPORTANTE!
A eficiência energética começa conhecendo características de con-
sumo, demanda, fator de potência e frequências harmônicas pre-
sentes na instalação. Os dados coletados conforme a NBR14522 
podem ser utilizados para antecipar a fatura de energia e corrigir 
problemas de instalação. Busque na internet e em companhias de 
engenharia elétrica softwares de gerenciamento de energia. Você 
verá que os mais completos contemplam o uso da saída do usuário 
dos medidores de energia.
 UNIUBE 25
1.4 Histórico dos sistemas de controle
Com a evolução de sistemas eletrônicos, microcontroladores e 
processadores foram desenvolvidos, permitindo substituir lógica 
de relés por meio da programação desses. Esses sistemas eram 
utilizados para lógicas de controle discreto, quando as variáveis de 
controle representam apenas valores discretos (também chama-
dos de booleanos, “zero” e “um”). Para controle que envolvia sinais 
analógicas, foram utilizadas placas dedicadas, que tinham amplifi-
cadores operacionais configurados como comparadores, somado-
res, subtratores, integradores e derivadores de sinal. 
Esses Controladores Lógicos Programáveis (CLP) eram instalados 
nos painéis elétricos e ficavam responsáveis por executar a lógica de 
controle (Figura 1.6), atualizando as saídas para atuadores conforme 
a alteração recebida pelas entradas. Junto com a evolução desses 
sistemas de controle, as indústrias aumentaram sua área de fabrica-
ção e surgiu a necessidade de implementar esses controles distribuí-
dos para mantê-los mais próximos aos dispositivos de processo.
Figura 1.6 - Ciclo contínuo de varredura de um CLP
Fonte: Elaborada pelo autor.
Imagine, então, caro(a) aluno(a), que vários controladores indivi-
duais estavam disponíveis para controlar sistemas isolados. Não 
26 UNIUBE
mais havia um sistema de controle digital central. Agora, o controle 
era chamado SDCD (Sistema Digital de Controle Distribuído).
A comunicação, quando necessária, era feita por meio de chicotes 
de cabos de múltiplas vias de um sistema para outro. Isso tornou 
a prática muito cara, visto que cada vez mais a informação era ne-
cessária para interconectar computadores de processos isolados.
Na década de 1960, surgiram os sinais analógicos para controle de 
processos utilizando transmissores (converte o sinal de um sensor 
para algo que o controlador consiga interpretar) de 4mA a 20mA e 
0V a 10V. Placas dedicadas para controle proporcional e analógi-
co começaram, então, a ser integradas na programação dos CLP. 
O circuito eletrônico da Figura 1.7 representa a lógica de controle 
proporcional utilizando amplificadores operacionais.
Figura 1.7 - Esquema de uma placa de controle PID
Fonte: Meyrath (2005, p.6 ).
 UNIUBE 27
Para reduzir os custos de hardware da implementação desse mo-
delo de controle, começou-se a desenvolver, em 1980, os primeiros 
protocolos de comunicação industrial. Ainda eram representados 
por sinais digitais enviados sem uma organização específica de or-
dem ou quantidade de dados por pacotes. Eram de propriedade do 
desenvolvedor do código, então, equipamentos desenvolvidos por 
outros fabricantes ou, até mesmo, programados por engenheiros 
diferentes não conseguiam comunicar-se entre si.
Outra razão que impulsionou o surgimento das redes industriais foi 
o conceito de manufatura integrada (diagramado na Figura 1.8). 
Era obrigatório para controle de qualidade e de processo que os 
dados de fabricação fossem coletados e armazenados em bancos 
de dados para análises quantitativas e estatísticas.
Figura 1.8 - Estrutura da manufatura integrada de volume de informações
Fonte: Elaborada pelo autor.
28 UNIUBE
1.5 Importância da aplicação de redes industriais
De acordo a seção anterior, entendemos que os sistemas de co-
municação digital evoluíram em conjunto com a complexidade dos 
processos. No decorrer desta unidade curricular, detalharemos, 
juntos, aspectos que caracterizam interfaces seriais e protocolos 
de comunicação.
As redes industriais,hoje, estão integradas a sistemas de automa-
ção, desde automação residencial até processos que exigem sin-
cronia em tempo real (real time processes). Então, o estudo desse 
tema é algo fundamental para ampliação e o desenvolvimento de 
novos projetos.
Conforme veremos nos capítulos a seguir, as redes industriais 
estão em todos os lugares, talvez não tão visíveis, mas sempre 
presentes. Existem protocolos de comunicação para: sensores 
e atuadores inteligentes; sistemas de supervisão e interfaces de 
operação de máquinas, que utilizam comunicação constante; apli-
cações residenciais, que têm seus protocolos dedicados; e, até 
mesmo, nossos aparelhos celulares, que implementam alguns pro-
tocolos industriais para que possamos coletar dados de fabricação 
diretamente para qualquer sistema.
Além disso, visualizamos um cenário a curto prazo com a nova 
revolução industrial, que está sendo chamada de Indústria 4.0. 
Recomendo a você que busque sempre novas informações acerca 
desse conceito, e não se prenda a definições rígidas, pois as diver-
sas escolas (alemã, americana, australiana, francesa, italiana, bra-
sileira) divergem em vários aspectos. As únicas coisas que todas 
elas têm em comum são: eficiência energética no processo indus-
trial, na coleta de dados e na comunicação no chão de fábrica. A 
 UNIUBE 29
escola alemã defende que monitorar máquinas garante um grande 
ganho em relação à manutenção do processo, os norte-america-
nos defendem que a maior importância é conhecer o estado da pro-
dução com rastreabilidade cada vez mais curta. Nós ainda estamos 
criando nossa definição de indústria 4.0 conforme nossa realidade 
produtiva. Sem dúvida, esse novo conceito abordará comunicação 
entre dispositivos e tratamento de dados.
Para conhecer os sistemas produtivos, é necessário inserir bancos 
de dados, outro ponto para o qual as redes industriais dão suporte. 
Integração de sistemas ERP é prioritária para que administradores 
possam fazer tomada de decisão de maneira assertiva. Quando 
as informações estão disponíveis, utilizar os conceitos de business 
intelligence fica muito mais confiável.
Outro ponto de disrupção é o surgimento da internet das coisas 
(IoT - Internet of Things). Esse conceito abrange o uso de inte-
ligência computacional e programação em diversos dispositivos, 
podendo esses ser industriais ou de uso mais comum. Como os 
protocolos industriais sem fio são otimizados para utilizar a menor 
quantidade de energia e processamento, eles foram adotados em 
diversas aplicações com microcontroladores inseridos em chão de 
fábrica para interconexão de máquinas.
Sintetizando…
Podemos, então, consolidar a informação e afirmar que uma rede 
industrial é o conjunto de meio físico, protocolo e dispositivos inter-
conectados que compartilham informação com graus de importância 
pré-estabelecidos conforme a aplicação. Esses componentes serão 
estudados de forma aprofundada nos próximos capítulos.
30 UNIUBE
Considerações finais
Neste capítulo, aprendemos um pouco da história das comunica-
ções, da forma de tratamento de dados e dos conceitos básicos 
que nos orientarão durante o processo de aprendizado desse tema.
É importante salientar que os termos apresentados neste capítulo 
nos acompanharão até a finalização da disciplina, portanto, sugiro 
que, nesse momento, anote os pontos importantes e se aprofunde 
no tema. 
A seguir, caro(a) aluno(a), faça as atividades complementares dispo-
níveis para se preparar para o próximo capítulo. Além das atividades, 
consulte as bibliografias recomendadas e consultadas que estão 
apresentadas. Para aprender mais, recomendo a leitura de manu-
ais técnicos de fabricantes de controladores industriais; comumente, 
esses manuais apresentam conceitos importantes para aplicação.
No próximo capítulo, estudaremos mais detalhadamente a comu-
nicação digital e suas características fundamentais. Veremos os 
modelos padronizados e discutiremos as normas nacionais e inter-
nacionais que regulamentam comunicações industriais.
Bons estudos! Até a próxima!
 UNIUBE 31
Jorge Augusto Pessatto Mondadori
Introdução
Introdução às redes 
industriais
Capítulo
2
Olá, caro(a) aluno(a). Neste capítulo, você estudará os concei-
tos de redes de computador e o modelo implementado interna-
cionalmente pela ISO (International Standard Organization), a 
partir do qual moldaremos todos os futuros protocolos indus-
triais. Faremos algumas analogias didáticas a respeito des-
se formato, mas utilizaremos como principal recurso didáti-
co o modelo TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet 
Protocol), por implementar, de forma bem distinta, camadas 
do modelo OSI (Open System Interconnection).
Serão apresentadas as topologias utilizadas no ambiente 
de redes locais e industriais, fazendo um comparativo entre 
elas, para que possamos adotar aquela que mais convém a 
nossa aplicação diária. Aprenderemos, mais detalhadamen-
te, as características de ligação de dados e de objetos de 
rede e veremos quais normas são implementadas no estudo 
de protocolos industriais entre serviço e aplicação.
Os modelos internacionais fornecem base para aplicação das 
rede de comunicação e para o desenvolvimentos de novos 
protocolos. Precisamos entender como esse processo funcio-
na, pois o estudo das redes industriais é dinâmico e se atualiza 
constantemente, trazendo novidades. Os protocolos e as apli-
cações atuais não somem, porém novos projetos, controladores 
32 UNIUBE
• Apresentar conceitos padronizados de comunicação 
industrial.
• Comentar as normas técnicas para aplicação de redes.
• Conceituar o padrão de comunicação aberta fornecido 
pela ISO.
• Estabelecer a formatação para protocolo TCP/IP.
• Introduzir os conceitos de interfaces seriais.
● Comunicação paralela versus serial
● Topologias de comunicação
o Estrela
o Anel
o Barramento
o Árvore
o Mista
● O modelo OSI/ISO
o As sete camadas do modelo OSI
o O protocolo TCP/IP
● Normas implementadas em projetos de redes indus-
triais
o IEC 61131, IEC 61131-5
o IEC 61158
o IEC 61784
● Meios físicos e a IEC 61918
● Norma brasileira para implementação de cabeamento 
estruturado
ABNT 14522 para leitura de medidores do Grupo A de tari-
fação
Objetivos
Esquema
e softwares inteligentes necessitam de protocolos mais desen-
volvidos e, em alguns casos, específicos ou proprietários.
Vamos desenvolver nosso conhecimento a respeito desse 
tema nos próximos tópicos. Bons estudos!
 UNIUBE 33
Comunicação Industrial2.1
Conforme vimos no Capítulo 1, a evolução na quantidade de infor-
mações gerou a necessidade de uma forma de comunicação mais 
eficiente que enviar cada dado por um meio físico dedicado. Essa 
forma de comunicação é chamada interface paralela e permite o 
envio de informações de maneira simultânea.
A comunicação paralela ainda é utilizada em sistemas de automa-
ção rudimentares. Um exemplo, para imaginarmos essa situação, 
é uma mesa de operações com vários botões para acionar moto-
res e com a mesma quantidade de lâmpadas como retorno de es-
tado ligado/desligado desses motores. Se cada informação dessa 
mesa (acionamento e retorno) for enviada ao painel de coman-
do por meio de uma via, ou condutor dedicado, caracteriza-se a 
comunicação paralela. A Figura 2.1 representa uma simplificação 
desse tipo de comunicação.
Figura 2.1 - Comunicação paralela
Fonte: Elaborada pelo autor.
34 UNIUBE
Esse exemplo de comunicação garante alta velocidade de infor-
mação, bastando apenas que o acionamento aconteça. Em con-
trapartida, para cada entrada e saída do painel de comando, uma 
interface deve ser dedicada, bem como um elemento condutor. 
Essas características se tornam custosas em termos de materiais 
elétricos e eletrônicos.
A evolução da eletrônica permite que um trem de informações seja 
enviado, conforme vimos no tópico de digitalização de sinais por 
meio de portadoras. A Figura 2.2 representa a comunicação serial 
de dados como exemplo.
Figura 2.2 - Comunicação serial
Fonte:Elaborada pelo autor.
Relembrando
Os controladores industriais eram individuais e controlavam pro-
cessos específicos por meio de placas dedicadas. A comunicação 
serial forneceu as ferramentas importantes para que surgissem os 
protocolos de comunicação. Assim, os SDCD, que estudamos no 
Capítulo 1, se tornaram realidade.
 UNIUBE 35
2.2 Modelo OSI/ISO
A ISO é a organização que estabelece padrões em diversos setores, 
inclusive nas comunicações digitais. O modelo OSI permite uma 
forma aberta de comunicação digital, que orienta a implementação 
dos protocolos. Caro(a) aluno(a), é importante saber, nesse mo-
mento, que as recomendações do modelo OSI são apenas orienta-
tivas, e não obrigatórias. Ao estudar os protocolos de comunicação 
industrial nos capítulos posteriores, você notará que nem todas as 
camadas explicadas a seguir estão presentes. O modelo protocolo 
de transferência de dados de internet TCP/IP que será apresenta-
do em breve é um exemplo de não implementação completa.
As camadas do modelo OSI/ISO são úteis para determinar a li-
gação fim a fim entre aplicações dos dispositivos interconectados. 
São sete camadas no total:
1. Camada física - determina ao protocolo as características 
físicas (elétricas, eletrônicas e mecânicas) de aplicação. 
Exemplos: as interfaces, os conectores padronizados, o ca-
beamento e, além disso, a forma como esses elementos de-
vem estar dispostos e instalados.
2. Camada de enlace: garante a detecção de erros; caso es-
ses ocorreram, tem diretrizes para correção. Ela também é 
responsável pelo fluxo de informação da rede, evitando que 
muitas mensagens sejam enviadas sem que o receptor consi-
ga traduzi-las. Outra função importante em meios físicos com-
partilhados é o gerenciamento de acesso ao meio físico da 
camada inferior (física).
3. Camada de rede - imagine uma rede toda interconectada, 
qual caminho a mensagem deve seguir? A camada de rede 
36 UNIUBE
determina o roteamento dos dados e tem algoritmos distintos 
para encontrar o caminho mais econômico ou mais rápido, 
conforme a situação.
4. Camada de transporte - garante que a mensagem saia do 
transmissor e chegue, de forma íntegra, ao receptor. Ela que 
estabelece, de fato, a conexão entre dois dispositivos inter-
ligados em uma rede. Toda vez que você se conecta a um 
serviço na internet, a camada de transporte mantém essa co-
nexão ativa pelo tempo que for necessário para recebimento 
e envio de dados.
5. Camada de sessão - trata do fluxo de informações grandes, 
com muitos dados agregados. Caso uma informação, ao ser 
transferida, esteja corrompida, ou a conexão termine por 
algum motivo não previsto, a camada de sessão consegue 
restabelecer a comunicação a partir do ponto em que houve 
o problema. É essa camada que verifica constantemente o 
carregamento de vídeos e músicas em tempo real na inter-
net, por exemplo; são informações grandes que precisam de 
garantia entre envio e recebimento, para que haja qualidade.
6. Camada de apresentação - é a grande tradutora de dados. 
Para nós, um conjunto de informações em binário ou hexa-
decimal faz pouco sentido. Uma imagem, por sua vez, está 
muito mais próxima do nosso entendimento. Para que a apli-
cação sendo utilizada converta os dados que nós humanos 
conseguimos entender para a linguagem que a máquina con-
segue transmitir e receber, é necessária uma conversão. Para 
isso, temos a camada de apresentação.
7. Camada de aplicação - está mais próxima do nosso enten-
dimento. Aqui, estão definidos os aplicativos, como web 
 UNIUBE 37
browser, correio eletrônico, sistemas de supervisão e interfa-
ces de programação.
Todos esses conceitos são muito novos para quem nunca estudou 
redes. Vamos fazer um exercício de analogia: acesse seu canal fa-
vorito no YouTube. O modelo TCP/IP é aquele que fornece a base 
para o uso da internet. Agora, juntos, entenderemos cada camada 
do modelo OSI/ISO. 
Seu web browser representa a camada de aplicação, carrega a in-
terface visual do YouTube, os links, as imagens e os elementos de 
controle. A camada de apresentação está convertendo uma série 
de dados digitais nessas interfaces e, ao inserir um dado no site, 
ela converte esse dado em informação digital novamente. Assim, 
ela passa esses dados à camada de sessão que verificará o envio 
de informações, se os pacotes (pedacinhos do vídeo) foram rece-
bidos na ordem correta, se os pacotes de áudio estão em sincronia 
com os de vídeo etc. Tudo isso só é possível pois a camada de 
transporte estabeleceu um link virtual direto entre o seu computa-
dor ou celular e o servidor do site. Esses dados precisam seguir um 
caminho desde seu aparelho até o servidor (localizado nos Estados 
Unidos); essa rota de informações foi determinada pela camada de 
rede, fazendo com que você se conecte a diversos pontos até obter 
a informação desejada. Para gerenciamento desse meio, a cama-
da de enlace verifica a disponibilidade dos cabos, as interfaces e as 
antenas, evitando que a informação sofra eco ou carregue dados 
desnecessários. Por fim, o cabo, a antena de seu roteador wi-fi, o 
ar pelo qual trafegam as ondas eletromagnéticas estabelecem a 
camada física.
O protocolo TCP/IP é utilizado em redes locais de computadores e 
na internet. Ele não implementa detalhadamente as sete camadas 
38 UNIUBE
do modelo conforme apresentado no exemplo do Youtube, mas seu 
estudo é importante, pois estabelece o modelo para protocolos in-
dustriais que têm a base da ethernet. A ethernet é a implementação 
da camada de enlace no protocolo TCP/IP, assim, podemos con-
cluir que todos os protocolos oriundos desse modelo compartilham 
a camada física e os mesmos métodos para detecção de erros.
Quadro 2.1 - Camadas OSI e o modelo TCP/IP
Camada TCP/IP
Aplicação
DNS, BitTorrent, STP,HTTP, SMTP 
IMAP (camadas 5 a 7 do OSI)
Transporte TCP, UDP, SCTP
Rede IP (v4 e v6), IPSec, ARP
Enlace Token Ring, Frame Relay, Ethernet, 802.11
Física USB, MODEM, Cabo de rede, Bluetooth
Fonte: Elaborado pelo autor.
Saiba mais
No site internacional da ISO, <https://www.iso.org/ics/35.100/x/>, é 
possível adquirir a norma que padroniza as comunicações abertas 
entre dispositivos de forma digital. Alguns capítulos da norma são 
gratuitos pelo próprio site, bastando fazer cadastro. 
2.3 Topologias física e lógica
Prezado(a) aluno(a), a partir do exposto, você já viu como a comu-
nicação se comporta desde a aplicação do usuário até o envio físico 
 UNIUBE 39
de informações. Já estudou, também, como ocorre a modulação e 
a transformação do sinal digital e já foi possível entender os con-
ceitos de comunicação entre diversos dispositivos. Construiremos, 
agora, as topologias mais comuns utilizadas em rede e apontare-
mos qual é a mais efetiva para comunicações industriais.
A diferença entre topologia física e lógica é apresentada da seguin-
te maneira: a física é a forma real como os dispositivos estão inter-
conectados pelo meio físico, a disposição das interfaces de entrada 
e de saída e as características dessa conexão. Quando falamos 
de topologia lógica, a física se torna invisível, e o que importa é a 
forma como os controladores enxergam o meio e o acessam me-
diante as camadas dois e três do modelo.
Antes de estudarmos, padronizaremos conceitos muito importan-
tes: os modelos de comunicação mestre e escravo. O mestre é 
único na rede e representa o ponto central que define a ordem 
da comunicação (veremos mais pra frente que podemos ter vários 
mestres na rede, mas ignoramos esse ponto por simplificação); ele 
define quem acessa o meio e em que momento. O escravo é um 
terminal na rede que apenas responde após o mestre entrar em 
contato com ele, também é chamado de RTU (Remote Terminal 
Unit) e é considerado um dispositivo passivo e “burro”, ou seja, sem 
processamento de dados.
Outra forma importante de organização (mais comum em internet 
do que em redes industriais) são os conceitos de cliente e de ser-
vidor. A comunicação ocorre quando o cliente solicitaalguma infor-
mação, fazendo o papel do mestre na rede, e o servidor responde 
apenas quando solicitado, fazendo o papel do escravo. Essa dife-
rença faz muito mais sentido quando estudamos os protocolos de 
base ethernet, que compartilham características do modelo TCP/IP.
40 UNIUBE
A primeira topologia que vemos é a em estrela. Ela surgiu como 
característica inicial para redes de comunicações locais entre esta-
ções de trabalho e orientadas por um computador central. O mestre 
fica no centro da rede e os escravos dispostos ao redor, cada um 
com uma interface física totalmente dedicada à comunicação dire-
ta. Isso permite diferentes velocidades de transmissão e protocolos 
ao mesmo tempo (desde que o mestre seja capaz de processar). 
Em comunicações industriais, é apenas vista em funções de ga-
teways entre protocolos distintos. A Figura 2.3 representa a topolo-
gia em estrela e sua principal vantagem é a fácil detecção de falha 
em uma das pontas da topologia, sendo possível isolar o defeito.
Figura 2.3 - Topologia em estrela
Fonte: Elaborada pelo autor.
A topologia em anel utiliza diversas interfaces interconectadas ao 
meio diretamente. Nesse tipo de topologia, há aplicações com múl-
tiplos mestres. A Figura 2.4 representa apenas um mestre e vários 
escravos na rede. A camada de enlace define a ordem de acesso 
das interfaces. Cada dispositivo acessa o meio uma vez apenas. 
O problema nessa topologia é que, se uma interface falhar, toda a 
 UNIUBE 41
comunicação termina. A vantagem é que, se houver interfaces inte-
ligentes, elas podem, automaticamente, retirar da rede mensagens 
duplicadas, otimizando o fluxo e a velocidade.
Figura 2.4 - Topologia em anel
Fonte: Elaborada pelo autor.
Sem dúvida, caro(a) aluno(a), a topologia mais presente em co-
municações industriais é a barramento (bus). Nessa topologia, as 
interfaces de comunicação compartilham o mesmo meio físico, e 
o gerenciamento de informações é feito pelo mestre. Ele acessa o 
meio, solicitando resposta de cada escravo mediante seu endereço 
individual. Uma representação física está na Figura 2.5, e a ligação 
correta destes dispositivos é feita por uma conexão chamada daisy 
chain, representada na Figura 2.6. 
42 UNIUBE
Figura 2.5 - Topologia barramento
Fonte: Elaborada pelo autor.
Há problemas de comunicação apenas quando o barramento é 
rompido, porém esse barramento é de baixo custo de instalação e 
aplicação. Você verá, também, que diversos protocolos têm em seu 
nome essa definição, alguns exemplos são: MODBUS, Foundation 
Fieldbus e Profibus.
Figura 2.6 - Conexão Daisy Chain
Fonte: Elaborada pelo autor.
 UNIUBE 43
Por fim, a topologia em árvore encerra nosso estudo de topologias 
físicas. Ela tem como característica um ramo central de dados e 
ramais (galhos da árvore) que interconecta interfaces para aces-
so dos terminais remotos. Esse tipo de topologia é largamente uti-
lizado em redes locais de computadores e acesso à internet. As 
interfaces são as estações de acesso e roteamento que fornecem 
acesso ao meio físico para transporte de informações.
Figura 2.6 - Topologia em árvore
Fonte: Elaborada pelo autor.
Existe, ainda, a topologia mista, que mistura uma ou mais topo-
logias descritas anteriormente para situações em que seja mais 
conveniente que a comunicação trafegue por protocolos distintos. 
Geralmente, os protocolos recomendam alguma topologia, porém 
quem define a configuração de software de acesso ao meio é o 
programador do sistema.
44 UNIUBE
Sintetizando...
Quadro 2.2 - Resumo das topologias
TOPOLOGIA VANTAGENS DESVANTAGENS
Estrela
Tolerância a falhas, fácil acres-
centar terminais, monitoramen-
to central e maior velocidade.
Maior custo para instalação 
de cabos e interfaces.
Anel
Requer menos cabos que 
a estrela, tem desempe-
nho uniforme e previsível.
Dificuldade de isolar pro-
blemas devido ao compar-
tilhamento de interfaces.
Árvore
Simples e fácil de instalar, 
fácil entendimento físico 
e lógico, os dados trafe-
gam em dois sentidos.
Tempo alto de propa-
gação, necessita de re-
gras de roteamento.
Barramento Semelhante à árvore.
Rede lenta em períodos 
de uso intenso, é difícil 
isolar problemas na rede.
Fonte: Elaborado pelo autor.
2.4 Normas que padronizam a comunicação industrial
Vimos que a ISO forneceu o Modelo OSI de camadas em 1984, po-
rém as regras de implementação de protocolos industriais apenas 
apareceram posteriormente, apresentadas pela IEC (International 
Electrotechnical Commission), em conjunto com orientações do 
IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers). As normas 
da IEC e do IEEE utilizam um modelo modificado do OSI, chamado 
EPA (Enhanced Performance Architecture - Arquitetura de perfor-
mance aprimorada). Nesse modelo, a camada um (física) perma-
nece, as camadas dois a quatro são chamadas Data Link (Enlace 
de dados) e as camadas cinco a sete são chamadas camada de 
aplicação. O funcionamento fundamental permanece o mesmo, 
 UNIUBE 45
visto que as camadas dois a quatro do modelo OSI tratam individu-
almente do enlace, do acesso e do transporte pelo meio. 
A norma IEC 61131 implementa as diretrizes para programação de 
controladores lógicos programáveis, bem como instalação física e 
critérios de compatibilidade eletromagnética. A parte três da norma 
(61131-3) aborda, especificamente, as linguagens de programação 
padronizadas, mas, para a comunicação industrial, o que importa 
é a parte cinco. Durante o desenvolvimento da norma, reservou-se 
essa seção para tratar dos protocolos que estavam surgindo, po-
rém devido a grande quantidade de fabricantes engajados no de-
senvolvimento, apenas foi estabelecido como os blocos funcionais 
se comportam como elementos de programação e comunicação. 
Para fins de implementação e definição dos protocolos, postergou-
se o desenvolvimento para a norma IEC 61158.
Ampliando o conhecimento
A melhor forma de aprender a programar controladores é colocar a mão 
na massa. Caso seja do seu interesse, utilize o software Codesys, de-
senvolvido pela empresa 3S. Vários fabricantes (mais de 400) utilizam 
o Codesys para programação de CLP e você pode baixá-lo gratuita-
mente, mediante cadastro no site oficial da 3S: <https://store.codesys.
com/>. O software permite a programação e a simulação por meio das 
cinco linguagens padronizadas pela IEC e da comunicação em rede, 
conforme a norma IEC 61158. Um controlador industrial para uso didá-
tico é muito caro, e esse custo eleva-se mais ainda quando precisamos 
acrescentar elementos de redes. A 3S desenvolveu um pacote de pro-
gramação para a plataforma de desenvolvimento Raspberry Pi, permi-
tindo utilizá-la como controlador e ponto remoto em vários protocolos 
implementados pelas normas. Vale a pena conferir e estudar!
46 UNIUBE
No ano 2000, a IEC publicou a primeira versão da norma 61158, tra-
tando, especificamente, dos métodos e das boas práticas para pro-
jetos e aplicação de redes de comunicação industrial. Vamos discu-
tir todas as partes dessa norma, apontando algumas características 
da norma 61784, que versa sobre protocolos de base ethernet.
A primeira parte da norma (61158-1) explica a estrutura e o con-
teúdo das outras partes e como aliar seu texto à norma 61784, 
descrevendo as novidades para cada atualização e descrevendo 
conceitos genéricos (que já vimos no decorrer deste texto) para 
aplicações industriais. Talvez, a bibliografia mais completa acerca 
do assunto seja o próprio documento da IEC, porém é de difícil 
acesso (caro) e complexo para entendimento inicial.
A IEC 61158-2 determina as partes fundamentais e necessárias 
para o uso de redes industriais. Em conjunto com a camada 1 do 
modelo OSI, define as características de meios físicos e interfaces 
para os protocolos de comunicação. Dentre as características de-
finidas, há: cabo coaxial, par trançado, tecnologia sem fios e fibra 
óptica. Citam-se, também, os critérios de desempenho de tempo 
em comunicações síncronas e assíncronas, bemcomo as veloci-
dades padronizadas e características do sinal. Conectores, diviso-
res de sinal, acopladores, conversores, terminadores e regras para 
aterramento de dados também estão presentes detalhadamente 
nessa parte da norma.
A terceira parte da norma estabelece as características de data link 
(as camadas dois a quatro do modelo OSI) para os protocolos de 
comunicação industrial. Ela é subdividida em 12 partes e define os 
serviços implementados pelas camadas. Os serviços podem ser 
orientados pelo modo de conexão dos agentes de comunicação, pela 
ausência de conexão fim a fim (utilizando variáveis de rede) e por 
 UNIUBE 47
tempo ou cronograma de execução de etapas de comunicação. Na 
sequência, a norma 61158-4 ainda tratará do data link, porém orien-
tada aos protocolos em si, e não aos serviços presentes; define como 
conexões são estabelecidas e finalizadas, apresenta o conceito de 
aplicação de handshake (quando o mestre solicita conexão ao escra-
vo) e determina como ocorre a comunicação no meio físico, quando 
múltiplos mestres estão presentes em um barramento de dados.
As partes cinco e seis se comportam de forma semelhante às três 
e quatro, uma tratando de serviços e outra de protocolos. Porém o 
foco nessas duas últimas partes da norma é a aplicação e a progra-
mação, e não mais o data link.
Também subdividida em 12 partes, a IEC 61158-5 apresenta os 
termos padronizados e as especificações da camada de aplicação 
aos serviços. Esses serviços definem que tipo de dados são trans-
mitidos e como ocorre a conversão entre diversos tipos. Algumas 
normas auxiliares compõem esses conceitos, publicadas em con-
junto com a ISO: ISO/IEC 7498, ISO/IEC 8822, ISO/IEC 9545 e 
ISO/IEC 8824. É a partir desse ponto do estudo que enxergamos 
as variáveis do processo como objetos da comunicação; esse ter-
mo será utilizado por diversos protocolos. Finalmente orientado 
aos protocolos, a parte seis da norma apresenta a codificação de 
dados que permite a interoperabilidade entre diferente dispositivos, 
como selecionar as camadas de data link orientadas ao protocolo e 
à aplicação. Em conjunto com a norma IEC 61131 partes 3 e 5, são 
definidos blocos funcionais para comunicação específica aos pro-
tocolos, que, em um primeiro momento, eram generalizados para 
qualquer comunicação industrial.
Acerca da norma IEC 61784, podemos esperar as características 
de perfis específicos de comunicação dos protocolos apresentados 
48 UNIUBE
na norma 61158. Podemos citar os seguintes protocolos de acordo 
com essas normas: A-bus, Arcnet, Arinc 625, ASI, Batibus, Bitbus, 
CAN, ControlNet, DeviceNet, DIN V 43322, DIN 66348, FAIS, 
EIB, Ethernet, Factor, Foundation Fieldbus, FIP, Hart, IEEE 1118, 
Instabus, Interbus-S, ISA SP50, IsiBus, IHS, ISP, J-1708, J-1850, 
LAC, LON, MAP, Master FB, MB90, MIL 1553, MODBUS, MVB, 
Parterbus, P-net, Probus, PDV, SERCOS, SDS, Sigma-i, Spabus, 
Suconet, VAN, WorldFIP e ZB10.
Logicamente, apenas um curso de redes é insuficiente para estu-
dar todos os protocolos, assim, focaremos naqueles que mais são 
aplicados nos contextos industriais. Ainda acerca da IEC 61784, 
precisamos dar importância à característica de ser implementada 
de maneira aplicada a processos de manufatura e controle de pro-
cessos. A segunda parte da norma foca em protocolos RTE, que 
definem comunicação Real Time Ethernet como Profinet, Ethercat, 
Powerlink e Ethernet/IP.
A terceira parte da norma aborda as regras gerais e a definição de 
perfis para redes industriais de segurança. Esses perfis são utiliza-
dos como controle de segurança de máquinas e processos, atuan-
do, principalmente, em normas regulamentadoras, como a NR12. 
Determina, também, quais são os limiares de compatibilidade ele-
tromagnética das redes para serem aplicados em ambientes com 
atmosfera classificada.
Por fim, caro(a) aluno(a), há a norma que orienta o uso de infraes-
truturas de rede em projetos industriais. A norma IEC 61918 trata 
do uso de cabos metálicos, fibras ópticas e cabeamento estrutura-
do para redes sem fio. Como todas as outras normas, apresenta 
as características de compatibilidade eletromagnética e segurança, 
 UNIUBE 49
mas vai além: apresenta os requisitos e as capacidades que de-
terminada instalação deve atender. Os conectores e terminadores 
de rede também são apresentados e normatizados. Por ser uma 
norma voltada para meios físicos, ela não comenta as camadas 
de data link dos protocolos. As formas de implementação e as ca-
racterísticas mecânicas discutiremos em um capítulo dedicado ao 
projeto de redes industriais.
Como redes industriais dependem do uso de controladores progra-
máveis. A norma IEC 61918 apresenta a implementação desses 
controladores, desde a instalação física deles (de acordo, também, 
com a 61131), passando por uso geral de cabos, por interfaces, até 
estabelecer o roteamento, conforme atendimento à norma ISO/IEC 
24702; aborda, ainda, como terminadores e conectores pelo lado 
do controlador devem ser instalados e, principalmente, as tecnolo-
gias que determinam aterramento e equipotencialização.
Uma vez feitas as instalações, a norma prevê quais são as tecnolo-
gias para certificação de pontos de rede, verificação e emissão de 
laudos e relatórios técnicos de desempenho da rede. Esses testes 
são implementados em redes de característica serial, em interfaces 
comuns e nas redes de base ethernet (por meio dos protocolos RTE). 
Discutimos, aqui, apenas normas internacionais para uso de re-
des industriais, devido à ausência de normativa nacional. Como 
referência para projetos, podemos utilizar em protocolos de rede 
comercial e predial a norma ABNT NBR 14565, que estabelece os 
critérios mínimos para projeto de rede interna. Essa norma é uma 
evolução da norma NBR 13300, que trata de redes telefônicas em 
ambientes internos. Como a maioria dos dispositivos de automa-
ção industrial não tem representação oficial no Brasil, recomenda-
se o uso de normas da IEC. 
50 UNIUBE
Pensando em aplicações de análise e gerenciamento de energia, 
citamos, no Capítulo 1, a NBR 14522. Essa norma apresenta a for-
ma padronizada para Intercâmbio de Informações para Sistemas 
de Medição de Energia. A implementação dessa norma garante 
que um dispositivo seja capaz de receber leituras e enviar coman-
dos compatíveis com medidores de faturamento, especialmente do 
Grupo A convencional e horo-sazonal.
Ampliando o conhecimento
Querido(a) aluno(a), procure as normas técnicas da concessionária de 
energia de seu estado e de estados vizinhos. Essas normas estarão 
disponíveis para download no próprio site da distribuidora, de forma 
gratuita, e trarão alguns pontos da norma NBR 14522 (esta tem custo 
para acesso) com relação ao funcionamento da telemetria e de saída 
do usuário.
 UNIUBE 51
Considerações finais
Neste capítulo, discutimos as características que tornaram a tecno-
logia em barramento a principal utilizada em comunicações indus-
triais. Foi a grande economia em interfaces seriais, que se desen-
volveu em conjunto com a eletrônica, que forneceu aos fabricantes 
a possibilidade de criação de diversos protocolos de comunicação. 
Em conjunto com essa evolução, estudamos as topologias e o 
modelo tradicional proposto pela ISO para interconexão de siste-
mas abertos. A partir desse conhecimento, pudemos interpretar as 
normas publicadas para aplicação prática de sistemas de redes 
industriais.
As normas, em sua maioria, são internacionais e implementam ca-
racterísticas nas três camadas principais de protocolos industriais: 
física, laço de dados e aplicação. As normas que tratam do meio 
físico orientam o usuário em termos de instalação e compatibilida-
de eletromagnética e de aterramento. As normas de laço de da-
dos orientam a como garantir que a aplicação desenvolvida com 
base na programação conseguirá acessar o meio. Por fim, vimos 
as orientações relacionadas à aplicação e ao desenvolvimento da 
estrutura de dados e de compartilhamento de variáveis.
Nopróximo capítulo, citaremos, brevemente, as mesmas normas, 
porém com um foco muito mais aplicado às interfaces seriais mais 
comuns, a suas características mecânicas e elétricas.
Aproveite este momento, caro(a) aluno(a), para fazer as atividade 
e compreender mais. Até breve! Bons estudos!
Jorge Augusto Pessatto Mondadori
Introdução
Interfaces industriais de 
comunicação serial
Capítulo
3
Olá, caro(a) aluno(a)! Nos capítulos anteriores, discutimos os 
conceitos fundamentais para a comunicação digital. A partir 
de agora, construiremos o conhecimento de maneira cada 
vez mais aprofundada acerca das redes industriais. Este 
capítulo apresentará a você as interfaces de comunicação 
serial, uma vez que já compreendemos o quão custosa é 
uma comunicação paralela.
As interfaces de comunicação serial têm características 
individuais de níveis de tensão, aplicabilidade, padronização 
de conectores e protocolos que as implementam. Esses 
serão os pontos abordados neste capítulo.
Inicialmente, classifi caremos as interfaces seriais quanto 
a algumas características comuns entre elas, para, então, 
posteriormente, identifi cá-las individualmente. Além dos itens 
citados, compararemos as interfaces, para que possamos 
escolher a mais adequada para uso e aplicação conforme as 
normas discutidas no Capítulo 2. Vale a pena comentar que 
algumas interfaces discutidas aqui não são mais utilizadas 
em projetos novos, porém ainda as encontramos em projetos 
de instalações industriais em operação.
Quando conveniente, farei uma breve menção aos meios 
físicos implementados em conjunto com as interfaces, mas 
• Apresentar as interfaces seriais mais comuns na 
comunicação industrial.
• Classificar as interfaces seriais quanto as suas 
características comuns.
• Classificar as interfaces seriais quanto as suas 
particularidades.
• Discutir níveis de tensão e padrão de aplicação.
• Determinar conectores e características físicas quanto 
às normas vigentes.
• Introdução às interfaces seriais
• Classificação das interfaces seriais
• Sincronismo
• Fluxo
• Balanceamento
• Interfaces seriais
• RS-232
• RS-422
• RS-423
• RS-485
• USB
• Introdução à ethernet
Objetivos
Esquema
lembro que esse tópico será tratado com profundidade no 
próximo capítulo.
Convido você a me acompanhar e aprender mais a respeito 
das comunicações industriais. Bons estudos!
 UNIUBE 55
Interfaces seriais industriais3.1
A necessidade de transmissão de dados de forma rápida utilizando 
menos recursos físicos culminou no desenvolvimento das interfa-
ces seriais. Os métodos computacionais de tratamento de dados, 
as possibilidades de encapsulamento de informações e aplicação 
de portadoras de sinal fizeram com que o software substituísse o 
hardware em transmissão de dados. Anteriormente, uma interface 
era dedicada para cada sinal, agora, a evolução de processadores 
e a complexidade de código substituíram essas interfaces dedica-
das. Esses softwares que organizam a comunicação industrial são 
chamados de protocolos e serão discutidos a partir do Capítulo 5. 
Além das interfaces, os protocolos são aplicados utilizando meios 
físicos específicos, porém isso é característica de norma, e não de 
implementação de código.
As interfaces seriais podem ser utilizadas para transmitir da-
dos a longas distâncias em velocidades extremamente rápidas. 
Classificamos as interfaces quanto ao sincronismo da comunica-
ção, ao fluxo de dados, à referência do sinal e à impedância. Além 
disso, cada padrão de interface serial se diferencia conforme des-
crição de norma técnica internacional. Determinaremos as carac-
terísticas fundamentais para preparar o estudo em meios físicos e 
protocolos de comunicação industrial.
3.1.1 Classificação das interfaces quanto ao sincronismo
A comunicação pode ser feita de forma síncrona e assíncrona. 
No modo síncrono, existe a necessidade do envio de um sinal de 
clock em conjunto com os dados. Esse sinal de clock permite a 
56 UNIUBE
decodifi cação na troca de valor do seu nível de tensão, fazendo 
com que o controlador leia o sinal concomitante ao dado. A Figura 
3.1 representa o modo síncrono de comunicação, bem como 
um exemplo de decodifi cação de sinal para determinado clock. 
Podemos fazer uma analogia entre a conversão desses dados e 
os registradores de deslocamento que estudamos em eletrônica 
digital. Essa forma de comunicação também pode ser utilizada por 
multiplexadores para envio de dados de distintos canais.
Figura 3.1 - Comunicação serial síncrona e decodifi cação por clock
Fonte: Elaborada pelo autor.
Relembrando
Embora nesse momento estejamos tratando apenas de sinais di-
gitais na interface serial, o conceito que defi nimos anteriormente 
em comunicação por MODEM será muito importante. A velocidade 
é um parâmetro importante e é defi nida pelo termo baud rate que 
utiliza a unidade bps (bits por segundo) como taxa de transferência.
 UNIUBE 57
Enquanto a comunicação síncrona exige um condutor dedicado 
para envio do sinal de decodifi cação clock, a comunicação assín-
crona determina o uso de geração de sinal interna. Os microcon-
troladores e os microprocessadores de comunicação enviam a 
informação codifi cada pelo baud rate local, e o receptor deve deco-
difi car da mesma forma. A Figura 3.2 apresenta como exemplo uma 
comunicação assíncrona. Alguns cuidados devem ser tomados:
• em uma rede assíncrona, o clock interno deve ser garantido 
e constante.
• a referência, embora isolada nos dispositivos, deve manter a 
característica de equipotencial, ou seja, a mesma referência 
de aterramento.
• o acesso ao meio de transmissão deve ser defi nido por proto-
colo específi co e comum entre os dispositivos.
• é necessário estabelecer um bit de início e outro de parada na 
transmissão, para que o receptor saiba quando está receben-
do e quando a comunicação cessou.
Figura 3.2 - Comunicação serial assíncrona
Fonte: Elaborada pelo autor.
58 UNIUBE
Como estabelecemos o funcionamento da rede por bit de início e 
fim, também precisamos determinar qual a quantidade de bits é 
enviada por vez. Esse parâmetro é chamado de data bits, e o seu 
valor mais comum é de 8 bits ou um byte por vez. Como erros po-
dem acontecer e pacotes serem perdidos nessa distância maior de 
comunicação, geralmente códigos de detecção de erros são imple-
mentados nos protocolos. Esses códigos são chamados de CRC 
(Cyclic Redundancy Check) e são úteis, inclusive, em transferência 
de dados compactados (arquivos .zip e .rar, por exemplo). Todas 
essas características fazem com que o hardware da comunicação 
assíncrona seja muito mais simples de ser implementado.
Podemos, prezado(a) aluno(a), tirar algumas conclusões em rela-
ção ao sincronismo de uma interface serial. A comunicação sín-
crona é mais eficiente, pois apenas precisamos enviar o trem de 
pulsos em conjunto com o sinal de clock para decodificação, com o 
preço de termos que dedicar uma interface para esse sinal. Embora 
na comunicação assíncrona um protocolo de início e parada seja 
necessário, a comunicação é mais barata e, tomando os devidos 
cuidados, ela é efetiva. Em redes industriais, temos a comunica-
ção assíncrona mais aplicada para distâncias maiores entre dis-
positivos. Além disso, os protocolos definem as regras, e diversos 
fabricantes podem desenvolver equipamentos que se comuniquem 
entre si. Para comunicação interna entre placas e módulos de en-
trada e saída, a comunicação síncrona é mais comum, e o protoco-
lo ocorre de forma proprietária. Podemos fazer uma analogia com 
placas de computadores, que atingem velocidades enormes de co-
dificação e decodificação, como as memórias RAM e os elementos 
de armazenagem SSD. 
 UNIUBE 59
3.1.2 Classifi cação das interfaces quanto ao fl uxo de dados
Uma vez que defi nimos o sincronismo da comunicação, precisa-
mos orientar a comunicação em relação ao fl uxo. Esse fl uxo pode 
ser unidirecional, bidirecional alternado e bidirecional simultâneo. 
Nesse momento, vocêdeve perceber que o fl uxo de dados pode 
variar para comunicações paralelas ou seriais e, também, indepen-
de de sincronismo. As características que estamos discutindo são 
independentes e mais comuns em alguns tipos de interfaces.
Ao fl uxo de dados unidirecional damos o nome de simplex. Embora 
não seja comum em comunicações industriais, a comunicação sim-
plex ocorre com frequência em sistemas de comunicação em que 
a informação parte apenas de um transmissor para um receptor. 
Exemplos de comunicação simplex são a televisão e o rádio. A sa-
ída do usuário (já discutida nos capítulos anteriores) é implemen-
tada pela norma ABNT NBR 14522, e sua leitura cíclica de valores 
defi nidos pelo protocolo ABNT CODI ocorre de modo unidirecio-
nal do medidor para os controladores. Para exemplifi car o fl uxo, a 
Figura 3.3 é apresentada. Note que sempre utilizaremos o termo Tx 
para transmissor e Rx para receptor daqui para frente.
Figura 3.3 - Comunicação unidirecional ou simplex
Fonte: Elaborada pelo autor.
60 UNIUBE
Quando utilizamos a comunicação bidirecional alternada, o mes-
mo meio físico permite que ambos os equipamentos se comportem 
como transmissor e receptor. Esse modo de comunicação é cha-
mado de half-duplex e é a forma mais comum de fl uxo em redes 
industriais. A razão é que a maioria dos protocolos implementam o 
modelo mestre-escravo, então, o meio físico pode ser compartilha-
do para a comunicação em uma topologia física de barramento. A 
Figura 3.4 apresenta o modo de comunicação half-duplex.
Figura 3.4 - Comunicação bidirecional alternada ou half-duplex
Fonte: Elaborada pelo autor.
Por fi m, há a comunicação bidirecional simultânea, chamada duplex 
ou, mais comumente, full-duplex. Nessa confi guração, um meio fí-
sico é dedicado a um sentido da comunicação, e outro separado é 
dedicado a outro. A Figura 3.5 apresenta esse modelo de comuni-
cação. Embora seja a interface mais cara para implementação de 
hardware, esse modo de comunicação está cada vez mais presen-
te nos perfi s de redes RTE (Real Time Ethernet). A interface full-
duplex é amplamente utilizada em sensores e controladores de se-
gurança utilizados para atender normas e padrões internacionais. 
 UNIUBE 61
Ao implementar a segurança para a norma regulamentadora NR12 
de máquinas e equipamentos, exige-se alto desempenho da rede, 
e o modo de comunicação full-duplex é fundamental.
Figura 3.5 - Comunicação bidirecional simultânea, duplex ou full-duplex
Fonte: Elaborada pelo autor.
3.1.3 Classifi cação das interfaces quanto à referência
A referência do sinal determina o nível de tensão para sinais iguais 
a “zero” ou “um” durante a comunicação digital. A implementação 
em relação à referência (também chamada de “terra”) pode ser fei-
ta de forma balanceada ou desbalanceada - discutiremos essas 
abordagens a seguir.
Quando utilizamos o modo desbalanceado para half-duplex, preci-
samos de apenas 2 condutores, um para interligar as malhas e ou-
tro para trafegar o sinal. De forma semelhante, em comunicações 
full-duplex, precisamos de apenas três condutores, um para cada 
fl uxo e outro para interligar as malhas. A Figura 3.6 representa a 
comunicação desbalanceada.
62 UNIUBE
Figura 3.6 - Comunicação desbalanceada
Fonte: Elaborada pelo autor.
Ao aplicarmos o uso de rede balanceada, devemos isolar o ater-
ramento da rede; teremos para comunicação half-duplex dois con-
dutores, um para envio da informação e outro com o sinal invertido 
como referência. A Figura 3.7 apresenta a comunicação balancea-
da. Caso haja um ruído que altere a característica do sinal, alterar-
se-á a característica do sinal de referência invertido, e, ainda assim 
o receptor conseguirá decodifi car a mensagem. Além dessas ca-
racterísticas, a comunicação balanceada exige que um resistor de 
terminação seja colocado na rede entre o sinal e a referência, cau-
sando um casamento de impedância e eliminando ecos na rede.
Figura 3.7 - Comunicação balanceada
Fonte: Elaborada pelo autor.
 UNIUBE 63
Prezado(a) aluno(a), o uso de redes desbalanceadas não é muito 
comum na indústria, pela característica de ruídos eletromagnéticos 
nessas instalações. A aplicação dessas redes deve prever calhas 
e eletrodutos individuais e outros cuidados que serão discutidos no 
capítulo de projetos.
Reflita
Já definimos as características das interfaces seriais que 
utilizamos em comunicações por protocolos de redes in-
dustriais. Algumas interfaces têm características bem 
distintas das outras. É importante refletir acerca das informações 
anteriores, pois determinaremos as interfaces conforme as clas-
sificações estudadas. Os padrões de interfaces seriais são defini-
dos pela Associação Internacional de Eletrônica e pela Associação 
Internacional de Telecomunicações, portanto, são citados pela nor-
ma IEC 61158, que estudamos em capítulos anteriores.
3.1.4 A interface serial RS-232
Esse padrão de interface serial sem dúvida é o mais conheci-
do pelas pessoas e foi utilizado em diversos dispositivos. Criado 
em 1969, com o objetivo de interconectar MODEMs, foi ampla-
mente utilizado para conectar computadores a seus periféricos. 
Podemos citar como exemplos os antigos mouses e controlado-
res para videojogos. Era muito comum que computadores tives-
sem portas de comunicação (portas COM) para conectar esses 
dispositivos por meio de um conector padronizado de nove pinos, 
também chamado DB-9, como demonstrado na Figura 3.8. Outro 
64 UNIUBE
padrão também era utilizado, o DB-25, este de 25 pinos, utilizado 
em comunicações paralelas.
Figura 3.8 - Conversor de conectores DB-9 e DB-25
 
Fonte: adaptada de Gold… (on-line). 
A interface RS-232, para qualquer conector, tem como característi-
ca ser uma rede desbalanceada, que permite apenas dois dispositi-
vos conectados em rede, com distância máxima de 15 metros para 
operação normal, limitando sua operação à velocidade de 20kbps. 
Os níveis de transmissão de tensão de dados utilizam -5V a -15V, 
tendo uma sensibilidade para detecção de nível lógico em 3V para 
cima ou para baixo. Os níveis lógicos “zero” são apresentados pela 
interface por sinal invertido de +5V a +15V, além disso, dependen-
do do protocolo, permite a comunicação full-duplex. Os níveis de 
tensão para sinal são, em relação ao signal ground, também cha-
mados de referência. 
Em relação à pinagem dos conectores, utilizamos em redes indus-
triais apenas três e em padrão DB-9. Para desenvolvimento de 
 UNIUBE 65
placas dedicadas à comunicação RS-232, recomenda-se buscar 
as informações do componente conversor em sua folha de dados 
oficial (datasheets). A Figura 3.9 apresenta o conector DB-9 e as 
definições: pino cinco para signal ground, pino três para transmis-
sor (Tx) e pino dois para receptor (Rx).
Figura 3.9 - Pinos do conector DB-9
Fonte: adaptada de Pinagem… (on-line). 
Ampliando o conhecimento
Neste estudo, apenas focamos na aplicação de redes industriais e 
em quais as necessidades de implementação das interfaces para 
tal. Porém você deve ter se questionado a razão de outros pinos 
estarem presentes e, inclusive, de utilizar outro conector (DB-25) 
com mais pinos para diversas funções. Essas implementações são 
descritas na norma ISO 2110 e recomenda-se a leitura para neces-
sidades extras de implementação.
66 UNIUBE
3.1.5 A interface serial RS-422
Essa interface é uma evolução da interface RS-232. Há, como 
principal característica, a presença do balanceamento e utilizamos 
o mesmo conector DB-9 como padrão. A diferença da pinagem 
representada na Figura 3.9 é o uso dos pinos da seguinte forma: 
os pinos dois e três são receptor e transmissor, respectivamente, 
para nível de referência no balanceamento; os pinos sete e oito 
são o transmissor e o receptor, respectivamente, para o sinal de 
transmissão. Diferentes conectores podem ser utilizados, como o 
DB-25 e o DB-37, conforme aplicação. Em comunicação industrial, 
usualmente, utilizam-se conectores parafuso do tipo borne, ou o 
conector