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REDES INDUSTRIAIS E SUAS
CARACTERÍSTICAS
Redes de Computadores
Faculdade de Tecnologia de Osasco - Prefeito Hirant Sanazar (FATEC
Osasco)
167 pag.
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REDES INDUSTRIAIS 
 
 
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NOTA INICIAL: 
 
ESTE TRABALHO É FRUTO DO DESENVOLVIMENTO DO TEMA PELOS 
AUTORES ENRIQUECIDO COM UMA COMPILAÇÃO DE TEXTOS QUE SE 
ENCONTRAM DISPONÍVEIS NA INTERNET. POR ESTAREM PUBLICADOS SEM 
NENHUMA REFERÊNCIA DE PROTEÇÃO À PRODUÇÃO ACADÊMICA, OS 
AUTORES DESTA OBRA ENTENDEM QUE SÓ EXISTIRÃO BENEFÍCIOS NA 
DIVULGAÇÃO DAS INFORMAÇÕES AQUI PRESENTES, MESMO QUE, EM 
ALGUNS CASOS, SEM O DEVIDO CRÉDITO. ENTENDE-SE, AINDA, QUE OS 
AUTORES ORIGINAIS SE SENTIRÃO HONRADOS COM TAL INICIATIVA EM 
DIVULGAR SUAS IDEIAS. 
 
OS AUTORES 
 
 
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SUMÁRIO 
1. INTRODUÇÃO ....................................................................................................................... 10 
1.1. ELEMENTOS DE REDES .............................................................................................................. 10 
1.2. APLICAÇÕES DAS REDES DE COMUNICAÇÃO .............................................................................. 11 
1.3. OBJETIVOS DAS REDES INDUSTRIAIS ........................................................................................... 13 
1.4. OBJETIVOS DO CONTROLE DE PROCESSOS .................................................................................. 13 
1.5. JUSTIFICATIVAS ECONÔMICAS ................................................................................................... 14 
2. PRINCÍPIOS DE REDES......................................................................................................... 15 
2.1. MODELO DE REFERÊNCIA PARA INTERCONEXÃO DE SISTEMAS ABERTOS – RM/OSI ..................... 16 
2.2. FUNÇÕES DAS SETE CAMADAS DO RM-OSI.............................................................................. 18 
3. MEIOS FÍSICOS ..................................................................................................................... 23 
3.1. INTERFACES ......................................................................................................................... 23 
3.2. INTRODUÇÃO AO RS232 ......................................................................................................... 23 
3.3. INTRODUÇÃO AO RS422 ......................................................................................................... 28 
3.4. INTRODUÇÃO AO RS423 ......................................................................................................... 30 
3.5. INTRODUÇÃO AO RS485 ......................................................................................................... 30 
3.6. ADAPTADORES SERIAIS ..................................................................................................... 34 
3.7. CONVERSÃO ENTRE USB E RS232 ..................................................................................... 44 
3.8. CRITÉRIO DE SELEÇÃO DE CONVERSOR USB PARA RS232 .......................................................... 46 
3.9. CRC ....................................................................................................................................... 46 
4. REDES INDUSTRIAIS ............................................................................................................ 53 
4.1. CLASSIFICAÇÕES DAS REDES INDUSTRIAIS .................................................................................. 53 
4.2. BENEFÍCIOS DA REDES INDUSTRIAIS ........................................................................................... 54 
5. FIELDBUS INTERNATIONAL ............................................................................................... 56 
5.1. HISTÓRICO .............................................................................................................................. 56 
5.2. INTRODUÇÃO .......................................................................................................................... 56 
5.3. CARACTERÍSTICAS GERAIS DO FIELDBUS .................................................................................... 58 
5.4. CAMADAS DO PROTOCOLO FIELDBUS ....................................................................................... 58 
5.5. APLICAÇÕES ............................................................................................................................ 59 
5.6. CONFIGURAÇÕES ..................................................................................................................... 60 
5.7. BLOCOS FUNCIONAIS: .............................................................................................................. 67 
5.8. INSTRUMENTOS ....................................................................................................................... 69 
5.9. GLOSSÁRIO ............................................................................................................................. 69 
5.10. TIPOS DE MENSAGENS ............................................................................................................. 70 
5.11. VCR (RELACIONAMENTO DE COMUNICAÇÃO VIRTUAL) ............................................................. 71 
6. HART ...................................................................................................................................... 73 
6.1. A ESPECIFICAÇÃO DO PROTOCOLO HART® .............................................................................. 73 
6.2. CODIFICAÇÃO .......................................................................................................................... 74 
6.3. FLEXIBILIDADE DE APLICAÇÃO ................................................................................................... 76 
6.4. MODOS DE COMUNICAÇÃO ..................................................................................................... 77 
6.5. MÚLTIPLOS INSTRUMENTOS ..................................................................................................... 77 
6.6. COMANDOS ............................................................................................................................ 78 
6.7. MEMBROS DA HART® FOUNDATION ...................................................................................... 79 
7. CONTROLLER AREA NETWORK - CAN ............................................................................. 81 
7.1. VANTAGENS ........................................................................................................................ 83 
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7.2. CAMADAS PROTOCOLO CAN ........................................................................................... 83 
7.3. CAMADA FÍSICA .................................................................................................................. 83 
7.4. CAMADA DE ENLACE .......................................................................................................... 86 
7.5. CONFINAMENTO DE FALHAS............................................................................................ 89 
7.6. FILTRAGEM .......................................................................................................................... 90 
7.7. CANOPEN .............................................................................................................................. 91 
8. MODBUS ............................................................................................................................... 93 
8.1. VISÃO GERAL DO PROTOCOLO MODBUS ................................................................................ 93 
8.2. TIPOS DE PROTOCOLOS MODBUS ............................................................................................. 93 
8.3. MODBUS E O MODELO OSI ..................................................................................................... 94 
8.4. TRANSAÇÕES ENTRE DISPOSITIVOS ............................................................................................ 95 
8.5. CAMADA DE ENLACE ................................................................................................................ 96 
8.6. MODELAGEM DE DADOS .......................................................................................................... 97 
8.7. MODBUS / TCP ..................................................................................................................... 100 
9. PROFIBUS ............................................................................................................................ 101 
9.1. PROFIBUS DP ..................................................................................................................... 102 
9.2. PROFIBUS-FMS .................................................................................................................. 103 
9.3. PROFIBUS-PA ..................................................................................................................... 103 
9.4. RS485: O MEIO FÍSICO MAIS APLICADO AO PROFIBUS .......................................................... 105 
9.5. TECNOLOGIA DE TRANSMISSÃO NO PROFIBUS PA ................................................................. 106 
9.6. TRANSMISSÃO POR FIBRA ÓPTICA........................................................................................... 107 
9.7. SISTEMA DE COMUNICAÇÃO E CAMADA DE SEGURANÇA E ACESSO .......................................... 107 
9.8. PROFIBUS-DP E A ALTA TAXA DE COMUNICAÇÃO ................................................................ 110 
9.9. PROFIBUS: TELEGRAMA ....................................................................................................... 110 
9.10. TIPOS DE DISPOSITIVOS .......................................................................................................... 112 
9.11. TEMPO DE RESPOSTA NO PROFIBUS DP ............................................................................... 113 
9.12. PROFIBUS PA ..................................................................................................................... 114 
9.13. ELEMENTOS DA REDE PROFIBUS PA ..................................................................................... 114 
9.15. TOPOLOGIA PROFIBUS ........................................................................................................ 116 
9.16. INTEGRAÇÃO EM SISTEMAS PROFIBUS .................................................................................. 117 
9.17. PROFIBUS-PA PROFILE 3.0 ............................................................................................... 118 
9.18. O PROFILE DE SEGURANÇA: PROFISAFE (PERFIL DE SEGURANÇA) .................................... 121 
9.19. CONCLUSÃO .......................................................................................................................... 125 
10. ACTUATOR-SENSOR INTERFACE – [AS-I] ................................................................... 127 
10.1. INTRODUCÃO ........................................................................................................................ 127 
10.2. ASSOCIAÇÕES AS-I ................................................................................................................ 127 
10.3. BENEFÍCIOS ........................................................................................................................... 128 
10.4. VERSÕES E ESPECIFICAÇÕES .................................................................................................... 130 
10.5. CARACTERÍSTICAS .................................................................................................................. 131 
10.6. CONECTIVIDADE .................................................................................................................... 132 
10.7. O SISTEMA DE INTERFACE ATUADOR SENSOR ........................................................................... 133 
10.8. MEIO DE TRANSMISSÃO ......................................................................................................... 134 
10.9. ALIMENTAÇÃO ....................................................................................................................... 139 
10.10. INTERFACE 1: SENSORES E ATUADORES .................................................................................. 140 
10.11. SAFETY AT WORK .................................................................................................................. 164 
10.12. LIMITAÇÕES DO AS-I ............................................................................................................ 165 
10.13. PADRÕES, NORMAS E REGULAÇÕES. ...................................................................................... 165 
10.14. REFERÊNCIAS ........................................................................................................................ 166 
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11. ETHERNET INDUSTRIAL ................................................................................................ 167 
 
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LISTA DE FIGURAS 
 
FIGURA 1 – REDE LOCAL. ......................................................................................................................................... 10 
FIGURA 2 – REDE DE DADOS. .................................................................................................................................... 11 
FIGURA 3 – REDE TELEFÔNICA CONVENCIONAL. ......................................................................................................... 12 
FIGURA 4 – REDE DE TV À CABO. .............................................................................................................................. 12 
FIGURA 5 – REDE INDUSTRIAL................................................................................................................................... 13 
FIGURA 6 - ANÁLISE DE UM SISTEMA SEM E COM CONTROLE ...................................................................................... 14 
FIGURA 7 – HIERARQUIA DAS CAMADAS DE PROTOCOLOS .......................................................................................... 16 
FIGURA 8 – ESTRUTURA DE CABEÇALHOS .................................................................................................................. 17 
FIGURA 9 – COMUNICAÇÃO ENTRE CAMADAS ........................................................................................................... 17 
FIGURA 10 – PRINCIPAIS PROTOCOLOS DO RM/OSI .................................................................................................18 
FIGURA 11 – DENOMINAÇÃO DAS CAMADAS RM/OSI .............................................................................................. 18 
FIGURA 12 – INTERLIGAÇÃO DTE-DCE POR MEIO DO RS232 ................................................................................... 23 
FIGURA 13 – DEFINIÇÃO DOS SINAIS DO RS232 ........................................................................................................ 24 
FIGURA 14 – UMA PALAVRA DE DADOS EM RS232 ................................................................................................... 26 
FIGURA 15 – RUÍDO NUM CABO FLAT E NUM PAR TRANÇADO ..................................................................................... 29 
FIGURA 16 – TOPOLOGIA NUMA REDE RS485 .......................................................................................................... 33 
FIGURA 17 – INVERSOR CMOS E TRI-STATE ............................................................................................................. 33 
FIGURA 18 – TOPOLOGIA NUMA REDE RS485 .......................................................................................................... 35 
FIGURA 19 – CABO CROSS DEC MMJ BC16E .......................................................................................................... 36 
FIGURA 20 – CABO CROSS DEC MMJ BC16E .......................................................................................................... 37 
FIGURA 21 – ADAPTADOR H857A DE PORTA SERIAL DTE RS232 DB25 PARA MMJ ................................................. 38 
FIGURA 22 – ADAPTADOR H857E DE IMPRESSORA SERIAL RS232 ............................................................................. 38 
FIGURA 23 – ADAPTADOR H8571D E H8575D, MMJ PARA RS232 MODEM SERIAL ................................................. 40 
FIGURA 24 – ADAPTADOR CROSSOVER H8572-00 ................................................................................................... 41 
FIGURA 25 – CLASSIFICAÇÃO DAS REDES INDUSTRIAIS ............................................................................................... 53 
FIGURA 26 – ECONOMIA DE CABOS .......................................................................................................................... 54 
FIGURA 27 – VISÃO EXPANDIDA ............................................................................................................................... 54 
FIGURA 28 – COMUNICAÇÃO BIDIRECIONAL ............................................................................................................. 55 
FIGURA 29 – DISTRIBUIÇÃO DE “INTELIGÊNCIA” ......................................................................................................... 55 
FIGURA 30- CARACTERÍSTICAS GERAIS DO FIELDBUS .................................................................................................. 58 
FIGURA 31– HIERARQUIA DA REDE FIELDBUS ............................................................................................................ 58 
FIGURA 32 – RELAÇÃO DAS CAMADAS DO PROTOCOLO FIELDBUS REFERENCIADOS AO RM OSI/ISO ........................... 59 
FIGURA 33 – FORMAÇÃO DO QUADRO FIELDBUS ...................................................................................................... 59 
FIGURA 34 – COMPARAÇÃO DA PILHA DE PROTOCOLOS RM-OSI/ISO E FIELDBUS ..................................................... 60 
FIGURA 35 – HIERARQUIAS DE REDE NA CAMADA FÍSICA ............................................................................................ 63 
FIGURA 36 – REPRESENTAÇÃO DE UM SEGMENTO DA REDE FIELDBUS .......................................................................... 63 
FIGURA 37 – DISTÂNCIA ENTRE REPETIDORES ............................................................................................................ 64 
FIGURA 38 – TOPOLOGIA DE REDE COM SPURS (DERIVAÇÃO) ................................................................................... 65 
FIGURA 39 – TOPOLOGIA DE REDE PONTO A PONTO .................................................................................................. 65 
FIGURA 40 – TOPOLOGIA DE REDE EM ÁRVORE .......................................................................................................... 66 
FIGURA 41 – TOPOLOGIA DE REDE FIM A FIM ............................................................................................................. 66 
FIGURA 42 – TOPOLOGIA DE REDE MISTA .................................................................................................................. 67 
FIGURA 43 – MENSAGENS AGENDADAS NO FIELDBUS (“SCHEDULED”) ....................................................................... 70 
FIGURA 44 – MENSAGENS NÃO AGENDADAS NO FIELDBUS ........................................................................................ 71 
FIGURA 45 – OS DIFERENTES TIPOS DE RELACIONAMENTO DE COMUNICAÇÃO VIRTUAL .............................................. 72 
FIGURA 46 – RELAÇÃO DO PROTOCOLO HART COM O RM OSI/ISO ........................................................................ 73 
FIGURA 47 – COMUNICAÇÃO HÍBRIDA 4-20MA + HART.......................................................................................... 74 
FIGURA 48 – EXEMPLO DE INTERFACE HART PASSIVA ISOLADA .................................................................................. 75 
FIGURA 49 – EXEMPLO DE INTERFACE PARA TRANSMISSOR ANALÓGICO HART. ........................................................... 75 
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FIGURA 50 – EXEMPLO DE INTERFACE PARA ATUADOR 4-20 MA + HART .................................................................. 76 
FIGURA 51 – PADRÃO DE LINHA DO HART, MODULAÇÃO BEL 202 EM CORRENTE. ..................................................... 76 
FIGURA 52 – CONVIVÊNCIA DO SINAL ANALÓGICO E DIGITAL NA MESMA FIAÇÃO NO HART ........................................ 77 
FIGURA 53 – MODOS DE COMUNICAÇÃO MESTRE/ESCRAVO NO HART ...................................................................... 77 
FIGURA 54 – INTERLIGAÇÃO DE MÚLTIPLOS INSTRUMENTOS COM O HART ................................................................. 78 
FIGURA 55 – EXEMPLO DE APLICAÇÃO DE REDE IN-VEÍCULO....................................................................................... 81 
FIGURA 56 – CONCEPÇÃO DE UMA REDE IN-VEÍCULO ................................................................................................ 82 
FIGURA 57 – EXEMPLO DE APLICAÇÃO DA CAN ........................................................................................................ 82 
FIGURA 58 – RELAÇÃO PROTOCOLO CAN E RM OSI/ISSO ...................................................................................... 83 
FIGURA 59 - TOPOLOGIA DE BARRAMENTO CAN ...................................................................................................... 84 
FIGURA 60 – MODELO DE DRIVERS PARA O BARRAMENTO ISO 11898 ....................................................................... 84 
FIGURA 61 - NÍVEL DE SINAL PARA O BARRAMENTO, SEGUNDO ISO 11898 ................................................................ 84 
FIGURA 62 – AMOSTRA DE SINAL PARA O BARRAMENTO CAN ................................................................................... 85 
FIGURA 63 - GRÁFICO DE TAXA DE TRANSMISSÃO DE BITS PELA DISTÂNCIA DOS NÓS .................................................. 85 
FIGURA 64 – QUADRO DE DADOS NO CAN .............................................................................................................. 87 
FIGURA 65 – CAMPO DE ARBITRAÇÃO NO CAN VER 2.0A (11 BITS) ......................................................................... 87 
FIGURA 66 - – CAMPO DE ARBITRAÇÃO NO CAN VER 2.0B(29 BITS) ....................................................................... 87 
FIGURA 67 – QUADRO REMOTO NO CAN ................................................................................................................ 88 
FIGURA 68 – QUADRO DE ERRO DE SOBRECARGA NO CAN ........................................................................................ 88 
FIGURA 69 - EXEMPLO DE PROCESSO DE ARBITRAÇÃO NO CAN ................................................................................. 89 
FIGURA 70 – ESTADOS DE ERRO NO CAN ................................................................................................................. 90 
FIGURA 71 – FILTRAGEM DE MENSAGENS NO CAN ................................................................................................... 91 
FIGURA 72 – ÁREA DE DADOS E AS TRÊS SUBCAMADAS DE APLICAÇÃO NO CANOPEN................................................. 91 
FIGURA 73 – MODELO PRODUTOR / CONSUMIDOR NO CANOPEN ........................................................................... 92 
FIGURA 74 – NÍVEIS DE PROTOCOLOS MODBUS ..................................................................................................... 94 
FIGURA 75 – AS VÁRIAS PILHAS DE PROTOCOLO MODBUS ....................................................................................... 94 
FIGURA 76 – DIAGRAMA DE TRANSAÇÕES ENTRE DISPOSITIVOS NO MODBUS ........................................................... 95 
FIGURA 77 – QUADROS RTU E ASCII DO MODBUS ................................................................................................ 97 
FIGURA 78 – MAPEAMENTO REGISTRADORES, MEMÓRIA E COMANDOS NO MODBUS .............................................. 98 
FIGURA 79 – ENCAPSULAMENTO DO QUADRO MODUS SOBRE TCP........................................................................ 100 
FIGURA 80 – COMUNICAÇÃO INDUSTRIAL PROFIBUS. .............................................................................................. 101 
FIGURA 81 – VERSÕES DO PROFIBUS. ..................................................................................................................... 103 
FIGURA 82– ARQUITETURA DE COMUNICAÇÃO DO PROTOCOLO PROFIBUS. ........................................................... 105 
FIGURA 83 – CABEAMENTO E TERMINAÇÃO PARA TRANSMISSÃO RS-485 NO PROFIBUS. ....................................... 106 
FIGURA 84 – COMUNICAÇÃO MULTI-MESTRE NO PROFIBUS. .................................................................................. 108 
FIGURA 85– COMUNICAÇÃO MESTRE- ESCRAVO NO PROFIBUS. .............................................................................. 109 
FIGURA 86 – TEMPO DE CICLO DE BARRAMENTO DE UM SISTEMA DE MONOMESTRE DO PROFIBUS DP. ...................... 110 
FIGURA 87 – PRINCÍPIO DE TRANSFERÊNCIA DE DADOS DE USUÁRIOS UTILIZADO PELO FDL DO PROFIBUS. ................. 111 
FIGURA 88 – SERVIÇOS ENTRE ESCRAVO-MESTRE, CLASSE 1 E 2 NO PROFIBUS. ......................................................... 112 
FIGURA 89 – ARQUITETURA BÁSICA COM COUPLERS NO PROFIBUS PA. .................................................................... 115 
FIGURA 90 – ARQUITETURA BÁSICA COM COUPLERS E LINKS (IM157) NO PROFIBUS PA. .......................................... 115 
FIGURA 91 – ENDEREÇAMENTO COM COUPLERS NO PROFIBUS PA. .......................................................................... 116 
FIGURA 92 – ENDEREÇAMENTO COM LINKS NO PROFIBUS PA. ................................................................................. 116 
FIGURA 93– TOPOLOGIA ESTRELA NO PROFIBUS. .................................................................................................... 117 
FIGURA 94 – TOPOLOGIA BARRAMENTO NO PROFIBUS. .......................................................................................... 117 
FIGURA 95 – TOPOLOGIA PONTO-A-PONTO NO PROFIBUS. .................................................................................... 117 
FIGURA 96 – ARQUIVO GSD PARA O LD303 – TRANSMISSOR DE PRESSÃO. ............................................................. 118 
FIGURA 97 – BLOCO DE ENTRADA ANALÓGICA AI NO PROFIBUS. ............................................................................ 120 
FIGURA 98 – BLOCO DE TOTALIZAÇÃO TOT NO PROFIBUS. ..................................................................................... 120 
FIGURA 99 – BLOCO DE SAÍDA ANALÓGICA AO NO PROFIBUS. ............................................................................... 120 
FIGURA 100 - CONSIDERAÇÕES DE RISCO DE ACORDO COM A IEC 61508. ............................................................... 123 
FIGURA 101 – COMUNICAÇÃO COMPARTILHANDO O BARRAMENTO E PROTOCOLO DO PROFIBUS .............................. 124 
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FIGURA 102 – A ARQUITETURA DO PROFISAFE ....................................................................................................... 124 
FIGURA 103 – CENÁRIO TECNOLÓGICO – FONTE: ATAÍDE, F.H. (2004) .................................................................. 127 
FIGURA 104 – CRITÉRIOS DE ESCOLHA PARA REDES INDUSTRIAIS .............................................................................. 128 
FIGURA 105 - SISTEMAS INDUSTRIAIS A) SISTEMA CONVENCIONAL; B) REDE AS-I ..................................................... 129 
FIGURA 106 - VIABILIDADE ECONÔMICA DO SISTEMA AS-I ..................................................................................... 130 
FIGURA 107 – INTERCONEXÃO COM OUTRAS REDES DIGITAIS. .................................................................................. 133 
FIGURA 108 - COMPONENTES E INTERFACES ........................................................................................................... 134 
FIGURA 109 - CABO TÍPICO AS-I ........................................................................................................................... 135 
FIGURA 110 - CROSS SECTION OF AS-I CABLE. ........................................................................................................ 136 
FIGURA 111 A) MODULE AND BUS COUPLING; B) PERFORATION PINS ....................................................................... 136 
FIGURA 112 - UNSHIELDED ROUND CABLES ........................................................................................................... 137 
FIGURA 113 - SOLUTION WITH ONE EXTENDER AND ONE REPEATER .......................................................................... 138 
FIGURA 114 - SOLUTION WITH TWO REPEATERS ...................................................................................................... 138 
FIGURA 115 - AS-I POWER SUPPLY SIMPLIFIED DIAGRAM ......................................................................................... 139 
FIGURA 116 - SENSOR OR ACTUATOR WITH “INTEGRATED AS-I” .............................................................................. 141 
FIGURA 117 - MODULE 2I/2O FOR CONVENTIONAL SENSORS/ACTUATORS .............................................................. 141 
FIGURA 118 - AS-I SLAVE ARCHITECTURE ............................................................................................................... 142 
FIGURA 119 – TOPOLOGIAS FÍSICAS DA REDE ......................................................................................................... 145 
FIGURA 120 – MODULAÇÃO DE SINAL APM ........................................................................................................... 146 
FIGURA 121 - STRUCTURE OF AN AS-I. MESSAGE .................................................................................................... 149 
FIGURA 122 - TRANSMISSION CONTROL .................................................................................................................156 
FIGURA 123 - EXECUTION CONTROL STAGES ........................................................................................................... 158 
FIGURA 124 - DETECTION PHASE FLOW SHEET ......................................................................................................... 159 
FIGURA 125 - ACTIVATION PHASE FLOW SHEET ....................................................................................................... 160 
FIGURA 126 - SIMPLIFIED FLOW SHEET OF THE DATA EXCHANGE PHASE. .................................................................... 161 
FIGURA 127 - NORMAL OPERATION OF THE EXECUTION CONTROL WITH EXTENDED ADDRESSING ............................... 162 
FIGURA 128 - SAFETY-RELATED AND STANDARD COMPONENTS IN AN AS-INTERFACE NETWORK................................ 164 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
TABELA 1 - VALORES DE TENSÃO DO RS232 ............................................................................................................. 26 
TABELA 2 – COMPRIMENTO DO CABO RS232 DE ACORDO COM TESTES DA TEXAS INSTRUMENTS ................................. 27 
TABELA 3 - CARACTERÍSTICAS DO RS485 COMPARADA COM O RS232, RS422 E RS423 ........................................... 32 
TABELA 4 – INTERLIGAÇÃO ENTRE CONECTORES DEC MMJ PLUG 1 E PLUG 2 ............................................................. 36 
TABELA 5 – INTERLIGAÇÃO ENTRE CONECTORES DEC MMJ E RS232 ......................................................................... 37 
TABELA 6 – INTERLIGAÇÃO ENTRE CONECTORES DEC MMJ E DTE RS232 DB25 ....................................................... 38 
TABELA 7 – INTERLIGAÇÃO ENTRE CONECTORES DEC MMJ E DTE RS232 DB25 ....................................................... 39 
TABELA 8 – INTERLIGAÇÃO ENTRE CONECTORES H8571D E H8575D, MMJ PARA RS232 ......................................... 40 
TABELA 9 – ADAPTADOR CROSSOVER H8572-00 ..................................................................................................... 41 
TABELA 10 – OPERAÇÕES OU EXCLUSIVO .................................................................................................................. 49 
TABELA 11 - FUNÇÕES POLINOMIAIS PARA OS CRC MAIS COMUNS ............................................................................ 51 
TABELA 12 – CHECKSUM E CRC A) EM CÓDIGO ASCII E B) EM HEXADECIMAL ............................................................. 52 
TABELA 13 - RELAÇÃO COMPRIMENTO DO CABO X TAXA DE TRANSFERÊNCIA .............................................................. 86 
TABELA 14 - PINAGEM DO CONECTOR CAN ............................................................................................................. 86 
TABELA 15 – COMPRIMENTO EM FUNÇÃO DA VELOCIDADE DE TRANSMISSÃO COM CABO TIPO A. .............................. 106 
TABELA 16 – CARACTERÍSTICAS DA TECNOLOGIA DE TRANSMISSÃO IEC 61158-2. ................................................... 107 
TABELA 17 TIPOS DE FIBRAS E CARACTERÍSTICAS ENVOLVIDAS................................................................................... 107 
TABELA 18 - SERVIÇOS DO PROFIBUS (NÍVEL 2). ................................................................................................... 109 
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TABELA 19 – DADOS DE CABOS DO PROFIBUS PA ................................................................................................... 116 
TABELA 20 – SIL MONITOR .................................................................................................................................... 124 
TABELA 21 – CARACTERÍSTICAS DAS REDES AS-I ..................................................................................................... 131 
TABELA 22 - MASTER REQUESTS BASED ON SPECIFICATION 2.1 SOURCE: BECKER ET AL. (2002) ............................... 152 
TABELA 23 - I/O CONfiGURATION. ......................................................................................................................... 152 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
As redes industriais têm como base e princípios de funcionamentos as redes de dados, porém 
sua aplicação é de especificidade para monitoramento, supervisão e controle de processos industriais, 
hoje estendidos para aplicações residenciais e comerciais. 
 
1.1. Elementos de Redes 
 
Os elementos fundamentais que participam de uma rede de comunicação estão descritos na 
figura 1. 
 
 
Figura 1 – Rede Local. 
 
Cada um desses elementos tem funções específicas, genericamente três funções principais 
podem ser identificadas, conforme explicitadas a seguir: 
 
 Terminal – elemento que está associado a um nó de uma rede. Através dele que se obtém a 
interação com a rede. 
 Comutador – São responsáveis pelo encaminhamento das informações dentro da rede. Existem 
vários tipos de comutadores, tais como: hubs, switches, pontes, roteadores etc. que são 
utilizados de acordo com a posição e função necessária na rede. 
 Servidores – Elementos que tem funções específicas e executam serviços quando solicitados, 
através da rede por agentes associados aos terminais. 
 Meio de Transmissão – Toda a infraestrutura necessária para que a informação circule entre 
um nó e outro. 
Fonte: http://dominiopublico.com/intranets/redes_multimedia.php
Estação de
Trabalho Servidor de
Dados
Ponte
Host UNIX
Main Frame 
Servidor de
Arquivos
Estação de
Trabalho
Switch
Servidor
de Vídeo
Ponte - Roteador
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Redes Industriais página 11 
 
Além disso, algumas definições adicionais são utilizadas nas redes de comunicação: 
 
 Protocolos – É o conjunto de regras básicas que permitem que uma informação vá de um nó a 
outro, consistentemente; 
 Meio Físico – É o meio pelo qual os sinais circulam para encaminhar uma informação de um 
ponto a outro da rede; 
 Canal de Comunicação – Meios físicos que definem um caminho de transmissão e / ou 
recepção de uma informação; 
 Sentido da Comunicação – Independentemente dos meios físicos disponíveis para a definição 
de um canal de comunicação, o sentido pode ser simplex, half duplex ou full duplex; 
 Método de acesso – o método em que um elemento da rede obtém o acesso a rede e transmite 
as suas informações para outros elementos. 
 Delay (Atraso) – elemento que monitora o sistema, podendo registrar grandezas e eventos ao 
longo do tempo. 
 Throughtput (Taxa de Transmissão) – Valor desejado para a variável a ser controlada 
 Congestionamento – elemento de supervisão que geralmente funciona como interface HM, 
fornecendo capacidade de atuação humana sobre o processo. 
 Codificação de linha – O modo como o sinal, elétrico, luz ou onda eletromagnética é 
transmitido através do meio físico. 
 
1.2. Aplicações das Redes de Comunicação 
 
As redes de comunicação são aplicadas em praticamente qualquer área de atuação do homem, 
indo desde processos simples como interação entre pessoas através de comunicadores individuais até 
sofisticadas redes sociais, que utilizam a internet. Alguns exemplos estão apresentados a seguir: 
 
Redes de Dados – As redes de dados estão no nosso cotidiano e é através da sua utilização que 
fazemos muitas das atividades da vida moderna, tais como: 
 
 Pagar uma conta ou retirar 
dinheiro numa máquina ATM; 
 Acessar a nossa rede social e 
verificar as mensagens postadas; 
 Fazer o download denossa 
música preferida 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2 – Rede de dados. 
 
Fonte: http://rodrigocarran.wordpress.com/2011/01/06/redes-%E2%80%93-classes-de-enderecos-ip-sabe-quais-sao/ 
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Rede Telefônica – A rede telefônica, originalmente idealizada somente para comunicação de 
voz, tem-se expandido e pode-se dizer que suas duas maiores vertentes são as redes cabeadas (telefonia 
fixa) e as redes móveis (telefonia celular). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3 – Rede telefônica convencional. 
Fonte: http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialtelpubmov/pagina_1.asp 
 
 
Redes de TV à cabo – As redes de TV à cabo, oferecem conteúdo, principalmente na área do 
lazer, como programação de TV aberta e TV por assinatura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4 – Rede de TV à cabo. 
Fonte: http://blog.ccna.com.br/2010/04/04/redes-hfc-hybrid-fiber-coax-parte-01-o-inicio/ 
 
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Com os avanços da tecnologia as redes de dados, as redes telefônicas e as redes de TV à cabo, 
se movimentam para oferecer os mesmos serviços independente da rede que está servindo de ponto 
de entrada para a obtenção do serviço. Esta integração é conhecida por rede convergente e do ponto 
de vista do usuário, não importa qual é a rede que está sendo utilizada, somente o serviço que está 
sendo atendido. 
 
Rede Industrial – As redes industriais são redes específicas, com origem nas redes de dados, 
para aplicação no monitoramento, controle e otimização dos processos industriais. Sua aplicação se dá 
em toda grama da indústria, como por exemplo: 
 
 Químicas e Petroquímicas; 
 Papel e Celulose; 
 Alimentos e Bebidas; 
 Farmacêuticas; 
 Geração, Transmissão e 
Distribuição de Energia; 
 Manufatura de 
Eletroeletrônicos; 
 Manufatura de Veículos; 
 Siderúrgica; 
 etc. 
 
 
 
Figura 5 – Rede Industrial. 
Fonte: http://pt.hartcomm.org/protocol/wihart/wireless_how_it_works.html 
 
1.3. Objetivos das redes industriais 
 
Oferecer um meio seguro, confiável e eficaz para que as funções de monitoramento, supervisão, 
controle e otimização de processos industriais sejam executadas com o mínimo de recursos. 
 
1.4. Objetivos do controle de processos 
 
 Segurança operacional e pessoal 
 Adaptação a perturbações externas 
 Estabilidade operacional 
 Especificação do produto 
 Redução do impacto ambiental 
 Adaptação às restrições inerentes (equipamento/ materiais/ etc.) 
 Otimização 
 Resultado econômico do processo 
 
 
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1.5. Justificativas Econômicas 
 
 Um sistema de controle confiável permite operar próximo aos limites impostos pela segurança, 
pelo meio-ambiente e pelo processo (temperatura máxima, pureza mínima), o que permite 
alterar as condições de operação normais (linha tracejada na figura) para uma condição mais 
favorável (linha contínua). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6 - Análise de um sistema sem e com controle 
 
 Os ganhos associados a uma menor variabilidade se tornam ainda maiores em processos onde 
existem transições entre produtos com diferentes graus ou especificações. 
 
 Inevitavelmente, durante a transição, haverá um período em que será gerado um produto fora 
de especificação, que será reciclado (maior gasto de energia) ou vendido (a preços mais baixos). 
 
 A seleção de uma boa estratégia de controle permite reduzir o tempo de produção fora da 
especificação, e consequentemente melhora o resultado econômico do processo. 
 
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2. PRINCÍPIOS DE REDES 
 
A regência da disciplina de redes é determinada pelo estudo dos protocolos de comunicação. 
Dessa forma estudaremos a seguir os conceitos básicos dos protocolos de comunicação. 
A ISO (International Standards Organization) - Com sede em Paris, desenvolve padrões para 
comunicações de dados nacionais e internacionais. O representante norte-americano na ISO é o ANSI 
(American National Standards Institute). 
No início dos anos 70, a ISO desenvolveu um modelo padrão de sistema de comunicações de 
dados e o chamou de modelo de referência OSI (Open Systems Interconnection). O modelo OSI, que é 
formado por sete camadas, descreve o que acontece quando um terminal se comunica com um 
computador, ou quando um computador se comunica com outro. 
Esse modelo foi projetado para facilitar a criação de um sistema no qual equipamentos de 
diferentes fabricantes pudessem se comunicar. Ou seja, possibilitar o desenvolvimento de redes abertas. 
Seguindo esse modelo, todos os softwares desenvolvidos para um certo tipo de comunicação, 
por exemplo, poderão ainda ser utilizados mesmo que o meio de transmissão mude de fios para fibras 
óticas ou para rádio. Cada nível, ou camada, é responsável por um conjunto de tarefas. 
Quando as tarefas são concluídas, as tarefas do nível imediatamente acima ou abaixo começam 
a ser executadas. A divisão lógica das tarefas permite o desenvolvimento independente do trabalho nos 
diversos níveis. Os outros modelos de comunicações de dados são o SNA (Systems Network 
Architecture) da IBM e o DNA (Dec Network Architecture) da Digital Equipament Corporation, ambos 
mais antigos que o modelo OSI. 
Essas empresas agora igualaram mais ou menos seus sistemas com o modelo OSI, e prometem 
compatibilidade com o padrão OSI. Tratemos o modelo OSI como uma pilha de camadas. 
Camada Física - É representada pelas conexões e pela sinalização. Ao se interromper a ligação 
entre a camada física e as outras camadas, não haverá comunicação. 
Camada de Enlace - Uma vez estabelecidas as conexões físicas e elétricas, deve-se controlar o 
fluxo de dados entre seu sistema e o sistema na extremidade remota. Esse nível funcional organiza os 
caracteres em strings até formar mensagens e, então, as verifica antes de enviá-las. 
Camada de Rede - Decide qual o caminho físico a ser seguido pelos dados, baseada nas 
condições da rede, prioridade de serviço e outros fatores. 
Camada de Transporte - Executa muitas tarefas em comum com a camada de rede, mas em 
âmbito local. Assume o controle se houver algum dano no sistema. Essa camada é responsável pelo 
controle de qualidade e certifica que os dados recebidos estejam no formato correto e na ordem 
apropriada. Também se encarrega de abrir as mensagens para ver se alguma parte delas contém falhas 
ou está faltando. 
Camada de Sessão - Executa as funções que permitem a comunicação entre duas aplicações 
(ou dois componentes da mesma aplicação) através da rede. Dentre essas funções estão as de 
segurança, de reconhecimento de nome, de conexão, de administração, etc. 
Camada de Apresentação - Essa camada também pode tratar da criptografia e de alguns 
formatos especiais de arquivos. É responsável pela formatação de telas e de arquivos demodo que o 
produto final tenha a aparência que o programador deseja. 
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Camada de Aplicações - Serve ao usuário. Nessa camada estão o sistema operacional da rede 
e os programas aplicativos. Essa camada é a mais importante porque é controlada diretamente pelo 
usuário. 
 
2.1. Modelo de Referência para Interconexão de Sistemas Abertos – RM/OSI 
 
 Quando nos referimos a interconexão de sistemas abertos, estamos analisando as regras para 
os softwares e os hardwares criadas para viabilizar a comunicação, de forma ordenada e segura, 
entre dois processos quaisquer que são executados em máquinas diferentes. Com o intuito de 
facilitar a implantação, gerência, manutenção e possíveis alterações, a função comunicação entre 
processos, este conjunto de regras é segmentado em etapas, sendo que para a execução de cada etapa, 
adota-se um determinado protocolo de comunicação. 
 A International Standards Organization - ISO, Organização Internacional de Padrões, 
preconizou uma estrutura de protocolos em segmentos denominados camadas ou níveis, batizando a 
mesma de Modelo de Referência – RM, Open Systems Interconnection - OSI. 
O Reference Model for Open Systems Interconnection - RM/OSI é estruturado em sete níveis 
ou camadas, sendo que para cada camada temos pelo menos um protocolo de comunicação. Esta 
estrutura em camadas define de forma inequívoca as funções de cada uma das mesmas, sendo que os 
protocolos de comunicação de cada camada são os responsáveis pela execução destas funções. 
Um dos princípios básicos desta estrutura em camadas é a hierarquia de utilização de serviços, 
onde o protocolo de uma camada “N” utiliza os serviços do protocolo da camada inferior “N - 1”, e é 
prestador de serviços da camada superior “N + 1”. O RM-OSI tem sete camadas. Desta forma, os 
protocolos da camada 7 (Aplicação) não prestam serviços a nenhum outro protocolo e sim diretamente 
às aplicações via sistema operacional. Por outro lado, a camada 1 (Física) não utiliza serviços de nenhuma 
outra camada, tendo em vista este ser o mais baixo nível da estrutura, figura 7. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7 – Hierarquia das camadas de protocolos 
 
 A conexão física entre as máquinas envolvidas na comunicação é efetuada através de um único 
nível, o protocolo da camada Física. Por outro lado, todas as demais camadas efetuam uma comunicação 
lógica com suas similares da máquina com quem estão conectadas. Esta comunicação lógica se dá 
através da implantação de cabeçalhos (header) que são controles dos procedimentos da comunicação. 
Com este conceito, verifica-se que ocorre uma “envelopamento” e a respectiva tarefa inversa no 
NÍVEL N+1
NÍVEL N
NÍVEL N-1
Presta Serviços
a camada N+1
Presta Serviços
a camada N
Utiliza Serviços
da camada N
Utiliza Serviços
da camada N-1
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Redes Industriais página 17 
receptor, onde a informação é interpretada de acordo com os comandos inseridos nos cabeçalhos de 
cada camada por seus respectivos protocolos, conforme apresentado na figura 8. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 8 – Estrutura de cabeçalhos 
 
 Na figura 9 o protocolo “X” da camada “N” que é utilizado na máquina “A”, comunica-se, 
logicamente, com o protocolo “X” da camada “N” que é utilizado na máquina “B”. Ambos se utilizam 
dos serviços do protocolo “Y” da camada “N - 1” e prestam serviços a camada “N + 1”. Constata-se 
então, que além da comunicação entre protocolos de mesmo nível que são executados em diferentes 
máquinas, existe uma comunicação entre as camadas prestadora e usuária de serviços. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 9 – Comunicação entre camadas 
 
 Na figura 9 a camada “N + 1” solicita à camada inferior “N” um determinado serviço, por 
exemplo, uma conexão com a máquina “B”, sendo que esta (“N”) solicita também a camada “N - 1” seus 
serviços. Fica clara então a necessidade de uma comunicação ordenada entre as camadas que fazem 
fronteiras, tanto superior quanto inferior. Esta comunicação entre camadas adjacentes é função também 
dos respectivos protocolos. Na figura 3 está apresentado o conjunto de protocolos definido pela ISO o 
RM/OSI. 
Cabe lembrar, que além do RM/OSI são encontradas no mercado diversas arquiteturas 
denominadas proprietárias além da mais importante arquitetura utilizada mundialmente, a arquitetura 
TCP/IP. As mais importantes padronizações associadas à comunicação de dados são as apresentadas na 
figura 10. 
DADOS
DADOS
DADOS
Camada N+1
Camada N
Camada N-1
HEADER 
N+1
HEADER 
N
HEADER 
N-1
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Figura 10 – Principais protocolos do RM/OSI 
 
2.2. Funções das Sete Camadas do RM-OSI 
 
 As camadas do RM/OSI são numeradas de 1 a 7 conforme apresentado na figura 11. 
 
 
Em Inglês 
A: Application 
P: Presentation 
S: Session 
T: Transport 
N: Net 
L: Link 
PH: Physics 
 
 
Figura 11 – Denominação das camadas RM/OSI 
 
2.2.1. Camada 7 - Aplicação 
 
Este é o nível mais alto da arquitetura OSI, sendo o responsável pela viabilização dos serviços 
prestados aos usuários por sistemas de informação e comunicações – SIC. Nesta camada encontram-se 
tanto as interfaces com os sistemas operacionais, Aplications Program Interface – API e Sockets, 
como as aplicações propriamente ditas. São exemplos de aplicações tradicionais a transferência de 
ODA/ODIF
CCIT T.400
ISO DIS 8613
MHS/MOTIS 
CCIT/ISO
X.404/DIS 10021
DIRECTORY
CCIT X.500
ISO DIS 9594
CMIP
ISO
DP 9596
TP
ISO
DP 10026
FTAM
ISO
8571
JTM
ISO
DIS8832
VT
ISO
DIS
9041
RTSE
CCITT X.228
ISO DIS 9066
ROSE
CCITT X.229
ISO DIS 9072
CCR
ISO DIS 9805
ACSE 
CITT X.227 ISO DIS 8650
CCITT X.226
ISO 8823
ASN.1 CCIT X.208/209
ISO 8824/8825
V
D
T
X
CCITT
T.100
 F
 
 A
 X
 CCITT
 T.6
CCITT
T.73
T
L
T
X
CCITT
T.61
CCITT X.255
ISO 8327
CCITT X.224
ISO 8073
IP
ISO 8473
LLC1
ISO DIS 8802.2
LLC2
ISO DIS 8802.2
ISO DIS
8802.3
ISO DIS
8802.4
ISO DIS
8802.5
CCITT
X.25 PLP
ISO 8208
CCITT
Q.931
 IP
CCITT X.25
LABP
ISO 7776
CCITT
LAPD
Q.921
CCITT
X.21/V.24
CCITT
1.430/1.431
REDE LOCAL (LAN) REDE DE LONGA DISTÂNCIA
Camada de Aplicação
Camada de Apresentação
Camada de Sessão
Camada de Transporte
Camada de Rede
Camada de Enlace
Camada Física
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Redes Industriais página 19 
arquivos, o correio eletrônico, os sistemas de folha de pagamento e os sistemas de gerência de redes 
dentre inúmeros outros. Quando se necessita acesso à rede é através desta camada que o aplicativo se 
“pluga” na rede. 
 Camada de topo do usuário final; 
 Fornece a apropriada semântica ou significado na transferência de dados; 
 Fornece suporte para o estabelecimento e terminação de associação entre processos de 
aplicação; 
 Fornece serviços de terminal virtual, transferência de arquivos, trabalhos e manipulação de 
serviços. 
 
2.2.2. Camada 6 - Apresentação 
 
Esta camada é responsável pela adequação entre as formas diferentes de apresentação de 
dados, gerando ao nível superior, seu usuário, uma facilidade de conversão e adequação das diferentes 
formas sintáticas de apresentação de dados. Basicamente, as tarefas a serem executadas por esta 
camada são:- codificação de dados; 
 - conversão de dados; 
 - formatação de dados; 
 - seleção da sintaxe dos dados. 
 
 Desta forma, em uma mesma sessão de comunicação, podemos ter três tipos diferentes de 
sintaxe utilizados simultaneamente, ou seja, a sintaxe da camada apresentação da máquina que iniciou 
a comunicação, a sintaxe da máquina receptora e por fim, a sintaxe comum negociada entre as duas 
máquinas para viabilizar a comunicação. Esta camada garante para as aplicações a transparência no que 
se refere aos códigos e formatos dos dados dos envolvidos na comunicação. Os protocolos desta 
camada são responsáveis por tratar adequadamente os dados nos formatos de texto, gráfico, voz e 
vídeo. 
 
 Terceira camada de usuário final; 
 Gerencia e transfere sintaxe de unidades de dados de usuário final; 
 Isola camadas de processos de aplicação em diferentes representações e sintaxe de dados; 
 Inicia e termina conexões e manipula erros. 
 
2.2.3. Camada 5 - Sessão 
 
Esta camada implementa protocolos cuja função é o estabelecimento, manutenção e 
desconexão dos diálogos mantidos entre os níveis de apresentação das máquinas envolvidas. A conexão 
entre duas camadas de apresentação é denominada de sessão, onde métodos de controle da 
comunicação são implementados de forma ordenada. É nesta camada que implementamos 
identificações de cada usuário, restringindo os acessos a entidades autorizadas. 
 Quando estabelecida a conexão entre as camadas de apresentação, a camada de sessão provê 
a esta conexão todo o controle de envio e recepção de mensagens, assegurando uma comunicação 
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Redes Industriais página 20 
ordenada e segura entre as mesmas. Os principais serviços prestados pelo nível de sessão são os 
seguintes: 
 
 - estabelecimento de sessão entre duas camadas de apresentação; 
 - liberação da sessão entre duas camadas de apresentação; 
 - viabilizar a negociação de parâmetros entre as camadas de apresentação; 
 - criptografia e compressão de dados; 
 - controle da troca de dados entre as entidades apresentação. 
 
 Cabe observar que recursos alocados nos servidores pelo estabelecimento de uma sessão entre 
este servidor e uma estação cliente, geralmente são liberados apenas após a desconexão. 
 
 Segunda das quatro camadas de função de usuário final; 
 Controla o estabelecimento e terminação de sessões entre dois usuários; 
 Gerencia sessão para assegurar a entrega ordenada de informação ou dados; 
 Gerencia parâmetros de negociação e sincroniza o fluxo de dados da conexão 
 
2.2.4. Camada 4 - Transporte 
 
Este nível é responsável pela criação de uma interface transparente entre os níveis superiores 
(aplicação, apresentação e sessão) e os níveis denominados inferiores (rede, enlace e físico), 
disponibilizando os serviços destes de forma ordenada. 
A camada 4 implementa a multiplexação de várias entidades da camada apresentação para 
uso dos serviços da camada rede. O nível rede, dependendo da técnica de comutação, pode ou não 
criar também canalizações lógicas. Os protocolos de nível 4 podem ser do tipo "conectionless" (sem 
conexão) ou com conexão end-to-end (fim a fim). 
Quando o protocolo de nível 4 tem conexão fim a fim, é implementada a detecção e 
correção de erros, a confirmação de recebimento, a retransmissão de dados por erro ou por 
decurso de prazo (timeout) e o controle da sequência das unidades de dados. 
Por outro lado, ao se utilizar a camada transporte na forma “sem conexão” os dados são 
enviados, a verificação de erros por parte do receptor é opcional e não é executado qualquer outro 
procedimento de controle. A complexidade do protocolo de nível transporte depende da necessidade 
do nível da aplicação. Normalmente é utilizada a forma “com conexão” para as aplicações de dados e 
gráficas e “sem conexão” para as aplicações de voz e vídeo. 
 
 Mais baixo das quatro camadas superiores de protocolos que fornece funções fim a fim; 
 Utiliza a camada de rede para assegurar confiabilidade, e troca de dados sequenciais entre 
usuários; 
 Pode ser orientado à conexão ou não orientado à conexão (datagrama); 
 Datagramas são roteados separadamente e podem chegar ao destino fora da sequência de 
partida; 
 Serviços orientados à conexão fornecem uma conexão virtual sobre a qual todos os pacotes 
viajam em sequência; 
 Mensagens são segmentadas em pequenas unidades (pacotes) para transmissão. 
 
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2.2.5. Camada 3 - Rede 
Este nível tem a função básica de encaminhar uma unidade de dados a uma determinada 
rede de destino. As estruturas da camada rede podem ser no formato de circuito virtual ou datagrama. 
No formato circuito virtual é estabelecida uma conexão lógica entre a origem e o destino dos dados e 
todos os pacotes trafegam em ambas as direções pelo mesmo caminho. 
O formato datagrama permite que os pacotes de dados trafeguem entre a origem e o destino 
por caminhos diferentes. Assim sendo, no modo circuito virtual a ordem de envio é obrigatoriamente 
a mesma do recebimento, característica esta pode não ser observada no modo datagrama. 
O protocolo de rede também é responsável por prover as identificações, os endereços, das 
estações envolvidas no processo e determinar o melhor caminho para o tráfego dos pacotes 
(roteamento). 
 
 Última camada de Serviços de Rede; 
 As unidade de dados são chamadas de pacotes; 
 Utiliza a camada de enlace de dados para assegurar entrega de dados livre de erros; 
 Utiliza endereços únicos de rede, de origem e de destino, para rotear os pacotes através da 
internetworking (rede); 
 Fornece o controle de fluxo e congestionamento para prevenir depleção dos recursos de rede 
(buffers, links de transmissão etc.) 
 
2.2.6. Camada 2 - Enlace 
 
Este nível apresenta importantes diferenças entre os protocolos de WANs, redes de longa 
distância, e de LANs, redes locais. Quanto as suas funções, o nível de enlace deve prover mecanismos 
de endereçamento das máquinas envolvidas na comunicação, implementar fluxo de dados half ou full 
duplex, validar os dados transmitidos, inserir métodos de checagem de erros, estabelecer uma 
comunicação síncrona ou assíncrona entre os envolvidos, operar de forma ponto a ponto, multiponto 
ou em rede local e solicitar os serviços do nível físico através da sinalização elétrica de suas interfaces. 
 
 Segunda camada de Serviços de Rede; 
 Blocos de dados são chamados quadros (frames); 
 Assegura confiabilidade e transferência de dados livre de erros através do enlace entre dois nós 
adjacentes; 
 Enlaces podem ser físicos, por exemplo, WAN ponto a ponto ou enlace virtual entre dois nós 
num acesso multienlace de uma rede LAN; 
 
2.2.7. Camada 1 - Física 
 
 Esta camada é a responsável pela padronização das interfaces físicas para uso em cada tipo 
de meio de transmissão, além das definições dos possíveis meios de transmissão para cada aplicação e 
seus respectivos padrões. 
Modems, multiplexadores, linhas telefônicas, fibras ópticas, sistemas de transmissão por 
satélite, cabos de pares, sistemas wireless em geral e cabos coaxiais dentre outros consistem nos 
recursos desse nível. É o nível em que ocorre o transporte dos bits entre dois ou mais equipamentos. 
 Padronização das interfaces físicas: 
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Redes Industriais página 22 
◦ Modems e multiplexadores;◦ Fibras ópticas; 
◦ Sistemas de rádio (wireless) incluindo sistemas de transmissão por satélite; 
◦ Linhas telefônicas; cabos de pares e cabos coaxiais; 
 Primeira das três camadas de Serviços de Rede; 
 Concernente com a transmissão física dos bits de dados; 
 Especifica o meio, por exemplo, óptico, cobre, coaxial, RF, par trançado etc.; 
 Especifica a codificação do sinal de dados e a sua magnitude, especificação física do conector e 
pinagem; 
 Assegura que o bit que entra em uma terminação do meio de transmissão alcança a outra 
terminação. 
 
Bibliografia 
 
 COMER, D., Redes de Computadores e Internet: Abrange transmissão de dados, ligação inter-
redes e Web. Rio Grande do Sul: Bookman, 2001. 
 KUROSE, J.; Ross, K. W., Redes de Computadores e a Internet - Uma Nova Abordagem, São 
Paulo: Pearson, 2003 
 TANENBAUM, A. S., Redes de Computadores, Rio de Janeiro: Campus, 1997. 
 
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3. MEIOS FÍSICOS 
 
Basicamente existem três meios físicos, nas redes de comunicação, para a transmissão da 
informação de um ponto a outro: 
 
 Cabo metálico: por meio de um sinal elétrico, corrente ou tensão, num par de condutores; 
 Fibra óptica: por meio de um sinal luminoso confinado no núcleo de uma fibra óptica; 
 Sem fio (wireless): por meio de uma onda eletromagnética, num sinal de radiofrequência. 
 
Cada um desses meios de transmissão tem suas vantagens e desvantagens, ficando a seleção 
de um ou outro por conta das circunstâncias da realização de cada rede. 
 
3.1. INTERFACES 
 
As interfaces de redes são os elementos limítrofes entre equipamentos, elas especificam, por 
exemplo, o tipo e o modo de comunicação, a taxa de transmissão de dados, os níveis de tensão os tipos 
de conectores, a função de seus pinos, os cabos e suas distâncias etc. 
http://www.lammertbies.nl/comm/info/RS-232_specs.html em 27/11/2007 
 
3.2. Introdução ao RS232 
 
Comunicação definida no padrão RS232 atende o método de comunicação serial assíncrona. 
O mundo serial significa que a informação é enviada um bit a cada tempo. Assíncrona que a informação 
não é enviada em slots de tempo pré-definidos. A transferência dos dados pode se dar em qualquer 
instante e é trabalho do receptor detectar quando a mensagem inicia e quando termina. Comunicação 
assíncrona tem algumas vantagens e algumas desvantagens as quais serão discutidas nos próximos 
parágrafos. 
Originalmente o padrão RS232 foi desenvolvido para interligação de um equipamento terminal 
de dados - DTE (computador) a um equipamento de comunicação de dados - DCE (modem). Para isso 
uma série de sinais que permitem a efetiva troca de informação foi definida, bem como os tipos de 
conectores e a sua pinagem. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 12 – Interligação DTE-DCE por meio do RS232 
 
DTE DCE DCE DTE
RS232 RS232
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Figura 13 – definição dos sinais do RS232 
 
Cada condutor de um cabo com padrão RS-232 recebe um nome especifico para 
seu respectivo sinal, pois além dos dois sinais de dados, outros condutores são utilizados para garantir 
a perfeita comunicação, são chamados de handshaking que é o processo pelo qual duas máquinas 
informam, uma para a outra, o que aconteceu ou que está pronta para comunicar-se. 
 
A seguir serão detalhadas as funções de cada sinal: 
 
CD: Carrier Detected, utilizado pelo protocolo para detectar a presença da portadora de sinal 
em uma comunicação entre modem’s; 
RXD: Received Data, canal por onde os dados são recebidos, este sinal está ativo quando o 
dispositivo estiver recebendo dados, quando o dispositivo estiver em repouso, o sinal é mantido 
na condição de marca nível lógico 1 (tensão negativa); 
TXD: Transmitted Data, canal por onde os dados são transmitidos, este sinal está ativo quando 
dados estiverem sendo transmitido. Enquanto não houver transmissão, o sinal é mantido na 
condição de marca nível lógico 1 (tensão negativa); 
DTR: Data Terminal Ready, utilizado para informar ao transmissor que o dispositivo está pronto 
para receber os dados, normalmente utilizado por modem’s; 
GND: Ground, sinal de terra utilizado como referência por outros sinais; 
DSR: Data Set Ready, utilizado por modem’s para informar o estado da linha telefônica; 
RTS: Request to Send, habilita os circuitos de recepção ou seleção de direção em 
aplicações half-duplex; 
CTS: Clear to Send, utilizado no controle do fluxo de dados em dispositivos DCE; 
RI: Ring Indicator, utilizado por modem’s para informar quando um sinal estiver sendo recebido 
na linha telefônica. 
 
3.2.1. RS232 bit streams 
 
O padrão RS232 descreve um método de comunicação onde a informação é enviada bit a bit 
por um canal físico. A informação deve ser quebrada em palavras de dados. O comprimento da palavra 
de dados é variável. Num PC um comprimento entre 5 e 8 bits pode ser selecionado. Este comprimento 
define o comprimento da informação em cada palavra de dados. Para a realização da adequada 
transferência da informação bits adicionais são adicionadas para fins de sincronização e verificação de 
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erro. É importante, que o transmissor e o receptor usarem o mesmo número de bits. Caso contrário, a 
palavra de dados pode ser mal interpretada, ou não reconhecida, como um todo. 
Com a comunicação síncrona, um clock ou gatilho deve estar presente o qual indica o início de 
cada transferência. A ausência do sinal de clock faz o canal de comunicação assíncrona mais barato 
(simples) de operar. Menos linhas são necessárias no cabo. Uma desvantagem é que o receptor pode 
iniciar num instante errado a recepção da informação. Re-sincronização então é necessária com custo 
de perda de tempo. Todos os dados recebidos durante o período de re-sincronização serão perdidos. 
Outra desvantagem é que bits extras são necessários no stream de dados para indicar o início e o fim 
da informação útil. Estes bits extras requerem banda extra. 
Os bits de dados são enviados numa frequência pré-definida, o baud rate. Ambos, transmissor 
e receptor devem estar programados para usar a mesma frequência de bit. Depois do primeiro bit 
recebido o receptor calcula em quais momentos os outros bits de dados serão recebidos. Ele então 
verifica os níveis de tensão nesses momentos. 
No RS232 o nível de tensão da linha pode ter dois estados. Um estado on (ligado) também 
conhecido como Mark, e um estado off (desligado) conhecido como Space. Nenhum outro estado na 
linha é possível. Quando a linha estiver ociosa ela se mantém no estado Mark. 
Start bit: O RS232 define uma comunicação assíncrona. Isto significa que o envio de dados 
pode ser iniciado a qualquer instante. Como o início do envio de dados pode se dar a qualquer 
momento, isto pode acarretar alguma dificuldade para o receptor saber qual é o primeiro bit a ser 
recebido. Para superar esse problema, cada palavra de dados é iniciada com um bit de atenção. Este bit 
de atenção, também conhecido como start bit é sempre identificado pela linha em nível de Space. 
Devido ao fato de a linha estar sempre em Mark quando ociosa, este bit inicial é facilmente reconhecido 
pelo receptor. 
 
Bits de dados: Imediatamente após o start bit, os bits de dados são enviados. O valor de bit 
igual a “1” faz com que a linha vá parao estado Mark, e o valor de bit igual a “0” faz com que a linha vá 
para o estado Space. O bit menos significativo (mS) é sempre o primeiro bit enviado. 
Bit de paridade: Para o propósito de detecção de erros, é possível acrescentar 
automaticamente um bit extra a cada palavra de dados. O transmissor calcula o valor do bit de paridade 
em função da informação enviada. O receptor executa o mesmo cálculo e verifica se o valor do bit de 
paridade recebido coincide com o valor calculado. Caso haja divergência fica configurado um erro. 
Stop bits: Suponha que o receptor tenha perdido o bit de início por causa de algum ruído na 
linha de transmissão. A recepção é considerada iniciada no próximo bit de dados com um valor de space. 
Isto faz com que dados ilegíveis cheguem ao receptor. Um mecanismo deve estar presente para 
sincronizar a comunicação. Para fazer isso, é introduzido o enquadramento. Enquadrar significa que 
todos os bits de dados e bits de paridade são contidos num quadro entre os bits de start e de stop. O 
período de tempo compreendido entre o start bit e o stop bit é uma constante definida pela taxa de 
transmissão, o número de bits de dados e de paridade. O start bit sempre valor do space, o stop bit 
sempre o valor mark. Se o receptor detecta um mark de valor diferente de quando o stop bit deve estar 
presente na linha, sabe-se que há uma falha de sincronização. Isso faz com que a apareça uma condição 
de erro de enquadramento no UART receptora. O dispositivo então tenta sincronizar novamente em 
novas entradas de bits. 
Para a ressincronização, o receptor verifica os dados de entrada para um par start bit e stop bits 
válidos. Isto funciona desde que haja suficiente variação nos padrões de bits nas palavras de dados. Por 
exemplo, se um valor de dados “0” for enviado repetidamente, de ressincronização não será possível. 
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Os stop bits, que identificam o fim de um quadro de dados, podem ter diferentes comprimentos. 
Na verdade, não é um bit real, mas um período mínimo de tempo que a linha deve ficar em condição 
ociosa (estado mark) no final de cada palavra. No PC, este período pode ter três comprimentos: o tempo 
igual a 1, 1,5 ou 2 bits. 1,5 bits é usado somente com palavras de 5 bits de comprimento e 2 apenas para 
palavras mais longas de dados. O comprimento do stop bit de 1 bit é possível para todos os tamanhos 
de palavra de dados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 14 – Uma palavra de dados em RS232 
 
3.2.2. RS232 propriedades físicas 
 
O padrão RS232 descreve um método de comunicação capaz de comunicar em diferentes 
ambientes. Isto tem impacto sobre a tensão máxima permissível nos pinos. Na definição original, foram 
levadas em conta as possibilidades técnicas da época. A taxa de transmissão máxima definida, por 
exemplo, é de 20 kbps. Com os dispositivos atuais, como o UART 16550A, velocidades máximas de até 
1,5 Mbps são permitidas. 
Tensões: O nível de sinal dos pinos RS232 pode ter dois estados. Um mais alto, ou estado mark 
é identificada por uma tensão negativa e uma mais baixa ou estado espaço usa um valor de tensão 
positiva. Isso pode ser um pouco confuso, porque em circunstâncias normais, valores lógicos altos são 
definidos pela alta tensão também. Os limites de tensão estão mostrados na tabela abaixo. 
 
Tabela 1 - Valores de tensão do RS232 
Nível Capacidade do Transmissor (V) Capacidade do Receptor (V) 
Space (0) +5 ~ +15 +3 ~ +25 
Mark (1) -5 ~ -15 -3 ~ -25 
Indefinido - -3 ~ +3 
 
Mais informações sobre os níveis de tensão do RS232 e outras características das interfaces 
seriais podem ser encontradas na tabela de comparação de interfaces. 
A máxima variação de tensão que o computador pode gerar em sua porta pode ter influência 
sobre o comprimento máximo do cabo e velocidade de comunicação que é permitido. Além disso, se a 
diferença de tensão é pequena, a degeneração dos dados irá ocorrer antes. 
Por exemplo, a tensão para o estado mark de um laptop é -9,3 V, em comparação com -11,5 V 
em um computador desktop. O laptop tem dificuldades para se comunicar com um CLP em ambientes 
industriais com altos níveis de ruído, onde o desktop não apresenta erros de dados quando usado o 
Start bit Bits de dados Paridade Stop bits
5, 6, 7 ou 8 bits 0 ou 1 bit 1, 1.5 ou 2 bits1 bit
mS Ms
Sentido da transmissão
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mesmo cabo em ambos os casos. Assim, mesmo muito além dos níveis mínimos de tensão, dois volts 
extras podem fazer uma diferença enorme na qualidade da comunicação. 
Mesmo com a presença de alta tensão, não é possível destruir a porta serial por curto-circuitos. 
Apenas aplicando tensões externas com altas correntes podem, eventualmente, queimar os chips de 
drivers. Ainda assim, a UART não será danificada, na maioria dos casos. 
Comprimento máximo do cabo: comprimento do cabo é um dos itens mais discutidos no 
mundo RS232. A norma tem uma resposta clara, o comprimento máximo do cabo é de 15 m (50 pés), 
ou o comprimento do cabo igual a uma capacitância de 2500 pF. 
A última regra é muitas vezes esquecida. Isso significa que o uso de um cabo com baixa 
capacitância permite alcançar longas distâncias sem ir além das limitações da norma. Se, por exemplo, 
o cabo UTP CAT-5 é utilizado com uma capacidade típica de 17 pF / m, o comprimento máximo do cabo 
é de 45 m (147 pés). 
O comprimento do cabo mencionado na norma permite que a velocidade máxima de 
comunicação ocorra. Se a velocidade é reduzida por um fator de 2 ou 4, o comprimento máximo do 
cabo aumenta dramaticamente. A empresa Texas Instruments tem feito algumas experiências práticas 
há anos em diferentes taxas de transmissão para testar os comprimentos máximos permitidos. 
Tenha em mente, que o padrão RS232 foi desenvolvido originalmente para 20 kbps. Ao reduzir 
pela metade a velocidade máxima de comunicação, o comprimento do cabo permitido aumenta a um 
fator de dez! 
 
Tabela 2 – comprimento do cabo RS232 de acordo com testes da Texas Instruments 
Baud rate Comprimento máximo do cabo (m) Comprimento máximo do cabo (pés) 
19200 15 50 
9600 150 500 
4800 300 1000 
2400 900 3000 
 
3.2.3. Detecção de erro 
 
Um modo de detecção de erros que já foi discutido é o mecanismo de detecção de quadro que 
é utilizado para testar se os bits recebidos foram adequadamente enquadrados por um par de bits de 
start e de stop. Para mais verificação de erros, um bit de paridade, pode ser usado. 
A utilização deste bit não é, no entanto, obrigatória. Se a existência de bits errados é rara 
(quando se comunica com um modem interno, por exemplo), ou se um protocolo de nível mais elevado 
é utilizado para a detecção e correção de erros (Z-modem, RAS etc.), a velocidade de comunicação pode 
ser aumentada, não utilizando a funcionalidade de paridade presente na UART. 
A paridade é uma maneira simples para codificar uma palavra de dados tendo um mecanismo 
para detectar um erro na informação. O método utilizado com comunicações serial é adicionar um bit 
para cada palavra de dados. O valor deste bit depende o valor da palavra de dados. 
É necessário que tanto o transmissor quanto o receptor usem o mesmo algoritmo para calcular 
o valor do bit de paridade. Caso contrário, o receptor pode detectar erros que não estão presentes. 
 
Paridade par (Even parity): Basicamente, o bit de paridade deve ser calculado de duas 
maneiras. Quando a paridade é usada, o número de bits de informação enviado conterá sempre um 
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