Unidade 2 PARTE 1

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COMPUTAÇÃO INDUSTRIAL II 
Unidade 2: Redes Industriais 
Parte 1 
INTRODUÇÃO 
• Redes de comunicação apresentam diversas vantagens com relação 
a sistema convencionais: 
 
– Diminuição da fiação; 
– Facilidade de manutenção; 
– Flexibilidade na configuração; 
– Diagnostico de dispositivos; 
 
• O uso de protocolos de comunicação padronizados permite a 
integração com equipamentos de diferentes fabricantes. 
 
 
 
PIRÂMIDE DA AUTOMAÇÃO 
 
FUNDAMENTOS 
• Sistemas centralizados e distribuídos; 
• Redes determinísticas e probabilísticas; 
• Especificação de uma rede de automação; 
• Topologia física; 
• Meio físico de transmissão; 
• Tecnologia de comunicação; 
• Algoritmo de acesso ao barramento. 
 
 
SISTEMAS CENTRALIZADOS 
• Cabeamento paralelo (par trançado): 
– Ttopologia estrela; 
– Transmissão de dados entre os dispositivos (sensores e atuadores) e a unidade 
de controle, na forma de sinais analógicos e digitais. 
 
 
 
 
 
 
 
– Elevados custos de instalação e manutenção, devido a grandes distâncias e 
elevada quantidade de sensores/atuadores. 
– Baixa flexibilidade para extensões e modificações. 
SISTEMAS CENTRALIZADOS 
• Barramento de campo: 
– Comunicação entre estação de controle e dispositivos de entrada e saída 
através de barramento 
 
 
 
 
 
– Controle centralizado; 
– Transmissão digital de dados; 
– Padrões RS 232 ou RS 485. 
 
SISTEMAS DISTRIBUÍDOS 
• Barramento de campo distribuído: 
 
 
 
 
 
 
 
– Inteligência distribuída (microcontroladores ao longo do barramento); 
– Redução de cabeamento e de custos de instalação; 
– Unidades de conexão (gateways, bridges, etc) 
 
SISTEMAS DISTRIBUÍDOS 
• Barramento de controle distribuído: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
– Meios variados de comunicação; 
– Implementação mais completa para sistemas abertos; 
– Flexibilidade entre as topologias de rede; 
– Softwares de desenvolvimento amigáveis. 
 
REDES 
• Determinísticas: 
 
– Transmissão de dados ocorre em instantes e intervalos de tempo 
determinados; 
– Tempo de resposta conhecidos, evitando problemas de inicialização e atrasos. 
 
• Probabilísticas: 
 
– Permitem apenas calcular a probabilidade da transferência de informação 
ocorrer em um intervalo de tempo. 
ESPECIFICAÇÃO DE REDES 
• Taxa de transmissão; 
 
• Topologia física da rede; 
 
• Meio físico de transmissão; 
 
• Tecnologia de comunicação; 
 
• Algoritmo de acesso ao barramento 
 
TAXA DE TRANSMISSÃO 
• Quantidade média de dados a serem transmitidos na rede em um 
período de tempo; 
 
• Conhecido como throughput; 
 
• Medida em bits por segundo (bps); 
 
TOPOLOGIA FÍSICA 
• Disposição construtiva na qual os dispositivos estão conectados à 
rede; 
 
– Ponto a ponto 
 
– Anel; 
 
– Estrela; 
 
– Barramento; 
 
PONTO A PONTO 
• Vários dispositivos com processadores ; 
 
• Cada dispositivo recebe a informação, utiliza a de interesse e 
retransmite o restante ao próximo; 
 
• Comunicação entre dois ou mais processadores, não 
necessariamente conectados (utiliza outro nó como roteador) 
 
 
 
PONTO A PONTO 
• Adição de um novo dispositivo ou falha em um equipamento 
existente pode causar a interrupção de comunicação. 
 
• Utilizada em comunicações temporárias, tais como notebook-CLP. 
 
 
BARRAMENTO 
• Meio físico compartilhado entre todos os processadores e demais 
dispositivos. 
• Controle centralizado ou distribuído. 
• Alto poder de expansão. 
• A saída de um nó não compromete a rede 
ANEL 
• Arquitetura ponto a ponto onde os dispositivos são cascateados, 
conectando o último segmento ao primeiro; 
• Sinal circula até chegar ao ponto de destino; 
• Adição de outro nó interrompe a comunicação; 
• Aumento do número de nós causa retardo de transmissão. 
 
 
ANEL 
• Nó defeituoso pode comprometer o funcionamento de toda rede, 
exceto se a transmissão for permitida nos dois sentidos. 
 
 
ESTRELA 
• Nó central gerencia a comunicação entre máquinas; 
• Nós em falha não perturbam a rede; 
• Redundância no nó central para evitar queda da rede. 
 
MEIO DE TRANSMISSÃO 
• Par trançado 
– Sem blindagem 
– Com blindagem 
 
• Coaxial 
 
• Fibra ótica 
PAR TRANÇADO SEM BLINDAGEM 
• Conhecidos como UTP (Unshielded Twisted Pair); 
• Diversas aplicações (telefonia, cabeamento estruturado, Ethernet 
de alta velocidade, etc); 
• Cabo possui 4 pares de fios. 
 
PAR TRANÇADO SEM BLINDAGEM 
• Cada par é enrolado com número diferente de voltas por polegada: 
elimina a interferência do par adjacente e de outros dispositivos 
elétricos. 
 
• Cabos são divididos em categorias, conforme EIA/TIA (Electronic 
Industry Association/Telecommunication Industry Association). 
PAR TRANÇADO SEM BLINDAGEM 
 
 Categoria 
Largura de 
Banda 
(MHz) 
Taxa de 
Transmissão 
(bps) 
Aplicação 
1 1 20k Descontinuado 
2 4 1M Descontinuado 
3 16 10M 
VOIP, rede de telefonia e 
redes de comunicação 
4 20 16M Descontinuado 
5 100 100M 
Fast Ethernet 
(Descontinuado) 
5e 125 1G Gigabit Ethenet 
6 250 2,5G Gigabit Ethenet 
6a 500 10G Gigabit Ethenet 
7 600 10G Gigabit Ethenet 
PAR TRANÇADO COM BLINDAGEM 
• Conhecidos como STP (Shielded Twisted Pair); 
 
• Desenvolvido para aplicações em ambientes com interferências 
eletromagnéticas. 
 
• Cabos podem ficar volumosos. 
PAR TRANÇADO 
• RJ-45 
 
 
 
 
• Patch Panel 
PAR TRANÇADO 
• Patch Cord 
 
 
 
 
 
• Ferramentas de Crimpagem 
PAR TRANÇADO 
• Certificadora 
CABO COAXIAL 
• Cabo de cobre singelo com proteção e isolamento por dielétrico. 
 
• Malha de proteção para proteção eletromagnética. 
 
• Isolamento dielétrico de polietileno. 
CABO COAXIAL 
• Conectores: 
 
FIBRA ÓTICA 
• Construção. 
– Núcleo de fibra de vidro ou polímeros. 
– Capas protetoras e isolantes. 
– Pode ser singelo ou múltiplos. 
 
FIBRA ÓTICA 
• Princípio de funcionamento. 
– Transmissão do sinal por luz. 
– Reflexões ou transmissão direta do sinal luminoso. 
– Sinal pulsante de luz. 
 
FIBRA ÓTICA 
• Vantagens 
 
– Imunidade a interferência eletromagnética. 
– Maiores taxas de transmissão de dados. 
– Maiores distâncias de cobertura. 
 
• Desvantagens 
 
– Cabo mais frágil. 
– Emendas mais difíceis de serem efetuadas. 
 
FIBRA ÓTICA 
• Conectores 
 
 
FIBRA ÓTICA 
• DIO e Pigtail 
 
 
TECNOLOGIAS DE COMUNICAÇÃO 
• É o modo de gerenciamento entre os pontos de comunicação (nós) 
da rede no tocante à comunicação de dados. 
 
 
MESTRE-ESCRAVO 
• Escravo (slave) 
 
– Periférico (dispositivos de entrada/saída, Drivers, IHM, Válvulas, Transdutores) 
 
– Passivos (respondem as requisições do mestre) 
 
 
 
 
MESTRE-ESCRAVO 
• Monomestre 
 
– mestre único no barramento. 
– CLP ou PC 
– Controle central 
– Comunicação com escravos por meios físicos de comunicação 
 
• Multimestre 
 
– As mensagens dos escravos é lida por todos os mestres. 
– Apenas um mestre tem controle sobre determinado escravo. 
 
 
 
 
 
MESTRE-ESCRAVO 
PONTO A PONTO 
• Também conhecida como “Origem-destino”; 
 
• Desperdício de banda: Os dados são enviados várias vezes para 
cada destino. 
 
• Sincronização difícil dos nós: dados chegam em momentos 
diferentes. 
 
• Grande possibilidade de congestionamento no fluxo de informação.PONTO A PONTO 
 
PRODUTOR-CONSUMIDOR 
• Os dados possuem identificador único: origem ou destino 
 
• Todos os nós podem ser sincronizados 
 
• Produtores transmitem dados 
 
• Consumidores utilizam os dados transmitidos 
 
• Alguns nós podem ser produtores e consumidores 
 
 
 
 
 
PRODUTOR-CONSUMIDOR 
• Vantagens: 
– Economia na transmissão de dados – sob requisição 
– Determinismo: tempo de entrega de dados independe do número de 
dispositivos – sem varredura.