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Redes Industriais: Fieldbus e DeviceNet 
 
 
Ana Claudia Medeiros Lins de Albuquerque 
Departamento de Engenharia de Computação e Automação 
Universidade Federal do Rio Grande do Norte 
Campus Universitário s/n - 59072-970 - Natal - RN - Brazil 
aclaudia@dca.ufrn.br 
 
 
Resumo 
 
 Os Sistemas de Automação e Controle têm se 
apoiado cada vez mais em Redes de Comunicação 
Industriais, seja pela crescente complexibilidade dos 
processos industriais, seja pela distribuição geográfica 
que se tem acentuado nas novas instalações industriais. 
Neste artigo, são abordadas duas importantes redes 
industriais: a rede DeviceNet e a rede Fieldbus. 
Algumas características peculiares sobre cada uma 
delas são mencionadas, assim como questões de 
manutenção e interoperabilidade. 
 
 
Abstract 
 
Industrial Networks are being used, even more 
frequently, in Control Systems and Automation Systems 
due to the increasing complexity of industrial processes 
and, also, due to the boost of geografic distribution of 
new industrial establishments. In this paper, two 
important industrial networks are presented: the 
deviceNet network and the Fieldbus network. Some 
peculiar characteristics of each one of them are 
mentioned and, also, it is discussed maintenance and 
interoperability manners. 
 
 
Palavras Chaves: Redes industriais, DeviceNet, 
Fieldbus. 
 
 
1. Introdução 
 
 
A automação industrial vem a vários anos tentando 
substituir o velho padrão de corrente 4-20mA por um 
sistema de comunicação serial. 
 
Com o desenvolvimento da informática nos anos 80 
e a constante redução dos custos de componentes 
microcontrolados, a implementação de sistemas com 
comunicação serial em larga escala mundial aplicados 
as redes de comunicação dos microcomputadores 
tornou-se possível. 
 
Já no início dos anos 90, por sua vez, tentou-se 
estabelecer vários protocolos de comunicação digital no 
mercado de automação industrial e, de fato, vários deles 
 
 
 
estão em uso controlando processos automáticos e 
distribuindo informações aos equipamentos de controle. 
 
Entretanto, devido ao fracasso do processo de 
normalização de um único protocolo, várias associações 
técnicas foram estabelecidas propondo protocolos 
abertos onde vários fabricantes poderiam desenvolver 
produtos oferecendo aos usuários independência na 
escolha. Neste contexto, surgiram a Fieldbus 
Foundation e a Open DeviceNet Vendor Association. 
 
 
2. Introdução à Rede DeviceNet 
 
 
 A rede DeviceNet consiste numa rede industrial de 
baixo nível que proporciona comunicações utilizando o 
mesmo meio físico entre os equipamentos, desde os 
mais simples, como sensores e atuadores, até os mais 
complexos como controladores lógicos programáveis e 
microcomputadores. 
 
 A rede DeviceNet possui um protocolo aberto, tendo 
um número expressivo de fornecedores de equipamento 
que adotaram o protocolo. Além disso, conta com uma 
organização independente, a Open DeviceNet Vendor 
Association - ODVA, citada anteriormente, que possui 
como objetivo divulgar, padronizar e difundir a rede 
DeviceNet visando seu crescimento industrial. 
 
 A rede DeviceNet baseia-se no protocolo CAN, cuja 
sigla significa Controller Area Network , e foi 
desenvolvido pela Bosh nos anos 80 originalmente para 
aplicação automobilística e posteriormente adaptada ao 
uso industrial. 
 
 O protocolo CAN define uma metodologia MAC 
(Controle de Acesso ao Meio) e fornece como 
segurança um checagem CRC (Vistoria Redundante 
Cíclica), que detecta estruturas alteradas e erros 
detectados por outros mecanismos do protocolo. 
 
 A rede DeviceNet é muito versátil, sendo utilizada 
em milhares de produtos fornecidos por vários 
fabricantes, desde sensores inteligentes até interfaces 
homem-máquina, suportando vários tipos de mensagens 
 
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e fazendo com que a rede trabalhe da maneira mais 
inteligente possível. 
 
 
3. Introdução à Rede Fieldbus 
 
 
A rede Fieldbus consiste em uma evolução para a 
comunicação digital em instrumentação e controle de 
processos. Ela difere dos outros protocolos de 
comunicação uma vez que foi desenvolvida para 
suportar aplicações em controle de processos, e não 
apenas transferir dados em modo digital. 
 
 A rede Fieldbus apresenta um sistema de 
comunicação serial do tipo two-way totalmente digital 
que interconecta equipamentos de campo (field) como 
sensores, atuadores e controladores. 
 
A rede Fieldbus consiste em uma Local Area 
Network - LAN, para instrumentos utilizados tanto em 
automação de processos quanto em automação de 
manufaturas com capacidade de distribuição de controle 
através da rede. 
 
A rede Fieldbus faz uso de blocos funcionais padrão na 
implementação da estratégia de controle. Esses blocos 
funcionais são funções de automatização padronizadas. 
Várias funções de sistemas de controle, tais como 
entrada analógica, saída analógica e controle 
proporcional/integral/derivativo - PID, podem ser 
simuladas pelo dispositivo de campo através do uso dos 
blocos funcionais . 
 
 A implementação de blocos funcionais consistentes 
é de fundamental importância pois permite a 
distribuição de funções em dispositivos de campo de 
diferentes fabricantes de uma forma integrada. 
 
 Essa distruibuição de controle entre os dispositivos 
de campo, por sua vez, podem reduzir a quantidade de 
entrada e saída, assim como a necessidade de controle 
de equipamentos. 
 
 A Figura 1 ilustra essa redução de Hardware obtida 
com o uso de rede Fieldbus. 
 
 
 
Figura 1: Redução de Hardware 
Além do que já foi dito, tem-se que a rede Fieldbus 
permite que vários dispositivos sejam conectados em 
um único par de fio. Sendo assim, necessita-se de uma 
menor quantidade de fios e de menos barreiras de 
segurança intrínsecas, proporcionando uma grande 
economia na fase de instalação, conforme ilustra a 
Figura 2. 
 
 
 
Figura 2: Economia na Instalação 
 
 
 
4. Características da Rede DeviceNet 
 
 
A rede DeviceNet pode ser utilizada por vários tipos 
de equipamento e foi idealizada para operar com três 
taxas de transmissão. São elas: 125KBauds, 250KBauds 
e 300 KBauds. 
 
A seleção da taxa de transmissão a ser utilizada pode 
ser feita via software, chave, ou automaticamente, 
dependendo do projeto de cada equipamento. 
 
As topologias em linha e árvore podem ser 
aplicadas, sendo que o comprimento máximo permitido 
varia de acordo com o tipo de cabo e com a taxa de 
transmissão da rede, restringindo-se também o tamanho 
das derivações, conforme exposto na Tabela 1. 
 
 
 
 Taxa 
 
Comp. Máx. 
 
125 KBaud 
 
250KBaud 
 
500KBaud 
Cabo Grosso 500m 250m 100m 
Cabo Fino 100m 100m 100m 
Derivação Máxima 6m 6m 6m 
Total Acumulado 
nas Derivações 
156m 78m 39m 
 
Tabela 1: Comprimento Máximo dos Cabos em Relação 
as Taxas de Transmissão Utilizadas 
 
 
A rede DeviceNet permite o endereçamento de até 
64 nós (MACID – Media Acess Control Identifiers) 
onde cada endereço pode suportar um infinito número 
 
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de I/Os, como por exemplo, um atuador pneumático de 
32 válvulas ou um módulo com 16 entradas discretas. 
 
Cada equipamento possui um microcontrolador que 
gerencia o armazenamento em memória não volátil do 
seu endereço, que pode ser definido pelo software ou 
chaves tipo dipswitch. 
 
No que diz respeito ao meio físico, a rede DeviceNet 
utiliza um cabo padrão de dois pares trançados, sendo 
um dos pares responsável pela distribuição da 
alimentação 24Vcc nos diversos nós, e o outro utilizado 
para o sinal de comunicação. 
 
Se mais de um participante tentar acessar a rede 
simultaneamente, um mecanismo de arbítrio resolve o 
conflito sem perdas de dados, diferenciando-seda 
Ethernet, que utiliza a detecção de colisão com sua 
perda de dados, e a banda de freqüência. 
 
A Figura 3 ilustra a frame de dados utilizada pela 
rede DeviceNet. 
 
 
 
Figura 3: Frame de Dados Utilizada pela Rede DeviceNet 
 
A ODVA também atua junto aos fabricantes 
fornecendo cursos de treinamento, software de 
desenvolvimento de produtos, testes de conformidade e 
atividades de marketing, coordenando a publicação do 
catálogo de produtos e do website www.odva.org. 
 
 
5. Características da rede Fieldbus 
 
 
A tecnologia da Foundation Fieldbus é composta 
por três componentes. São eles a camada física, a pilha 
de comunicação e a aplicação de usuário. O modelo de 
comunicação em camadas OSI é utilizado em todos 
esses três componentes. 
 
Conforme ilustra a Figura 4, a camada física 
corresponde a primeira camada OSI, a camada de enlace 
de dados corresponde a segunda camada OSI, a camada 
de especificação de mensagens Fieldbus corresponde a 
sétima camada OSI e a pilha de comunicação 
corresponde as camadas 2 e 7 do modelo OSI. 
O Fieldbus não utiliza as camadas OSI 3,4,5 e 6. A 
subcamada de acesso ao Fieldbus, por sua vez, mapeia a 
especificação de mensagens Fieldbus para a camada de 
enlace. A aplicação de usuário não encontra-se 
especificada no modelo OSI, porém, foi especificada 
pela Fieldbus Foundation. 
 
Cada camada do sistema de comunicação é 
responsável por parte das mensagens que são 
transmitidas através do Fieldbus. 
 
 
 
 
Figura 4: O modelo OSI e a disposição em camadas da rede 
Fieldbus 
 
A camada física, por sua vez, é definida pelos 
padrões IEC e ISA. Ela recebe mensagens da pilha de 
comunicação e as converte em sinais físicos no meio de 
transmissão Fieldbus e vice-versa. Essas tarefas de 
conversão incluem o adicionamento e remoção de 
preâmbulos, delimitadores de início e delimitadores de 
fim. 
 
Os sinais Fieldbus são codificados através do uso do 
código Manchester. O sinal é chamado de serial 
síncrono uma vez que a informação do clock encontra-
se embutida na cadeia de dados serial. Sendo assim, os 
dados são combinados com o sinal de clock para criação 
do sinal Fieldbus, conforme ilustra a Figura 5. 
 
O receptor do sinal Fieldbus interpreta uma 
transição positiva como “0” lógico e uma transição 
negativa como “1” lógico. 
 
 
 
Figura 5: O código Manchester 
 
 4 
 A Figura 6, por sua vez, ilustra a pilha de 
comunicação dos sistemas Fieldbus. 
 
 
 
Figura 6: A Pilha de Comunicação dos Sistemas Fieldbus 
 
A camada de enlace, (segunda camada), controla a 
transmissão das mensagens pela rede Fieldbus. Alé m 
disso, ela também gerencia o acesso ao Fieldbus através 
de um gerenciador deterministico de barramento 
centralizado conhecido por Link Active Scheduler, ou 
apenas LAS. 
 
 Dois tipos de dispositivos são definidos na 
especificação da camada de enlace. São eles: dispositivo 
básico e link mestre. 
 
 Os dispositivos link mestre são capazes de tornarem-
se um LAS. Em contrapartida, os dispositivos básicos 
não possuem capacidade de tornarem-se um LAS. 
 
 Os serviços de comunicação de especificação de 
mensagens Fieldbus disponibilizam uma padronização 
para as aplicações de usuários com a utilização de 
blocos funcionais para comunicação através da rede 
Fieldbus. Serviços específicos de comunicação são 
definidos para cada tipo de objeto. Vale ressaltar que 
todos os serviços de especificação de mensagens 
Fieldbus podem utilizar apenas o tipo Cliente/Servidor 
VCR, exceto quando especificado. 
 
 O Fieldbus Foundation definiu uma aplicação de 
usuário padrão baseada na utilização de blocos que, por 
sua vez, consistem em representações de diferentes tipos 
de funções de aplicação. 
 
 Existem três tipos de blocos utilizados em uma 
aplicação de usuário. São eles: blocos fontes, blocos 
funcionais e blocos transdutores. 
 
 O bloco fonte descreve as características dos 
dispositivos Fieldbus, tais como nome do dispositivo, 
fabricante e número de série. Existe apenas um bloco 
fonte para cada dispositivo. 
 
 O bloco funcional, por sua vez, provê o 
comportamento do sistema de controle. Os parâmetros 
de entrada e saída dos blocos funcionais podem ser 
linkados através do Fieldbus. A execução de cada bloco 
funcional é precisamente agendada. Em uma única 
aplicação de usuário podem existir diveros blocos 
funcionais. 
 
 Os blocos transdutores desacoplam os blocos 
funcionais das funções de entrada e saída locais 
necessárias para a leitura de sensores e de hardware de 
comando de saída. Eles contêm informações como data 
de calibração ou tipo de sensor. Existe, nomalmente, um 
bloco transdutor para cada bloco funcional de entrada e 
saída. 
 
 
6. Manutenção 
 
 
A manutenção de uma rede DeviceNet pode ser 
muito simples ou extremamente complexa e confusa, 
dependendo de como a rede foi montada. Uma rede com 
pré-projeto, analisando topologia, comprimento dos 
cabos, cálculo de queda de tensão, cálculo de correntes 
admissíveis, e análise da banda utilizada determinam a 
estabilidade e funcionalidade da rede. Caso esses fatores 
não sejam considerados, podem ocorrer algumas 
instabilidades na rede. 
 
Redes bem projetadas dificilmente apresentam 
problemas de instabilidade. Entretanto, caso isto ocorra, 
existem softwares e equipamentos de análise para as 
redes DeviceNet que fornecem importantes dicas para 
solução de problemas tais como número de erros por 
segundo da rede como um todo e de cada endereço, 
número de erros acumu lados, porcentagem de utilização 
da banda de comunicação disponível, tensão entre 
negativo e dreno e tensões entre as linhas de 
comunicação e a alimentação. 
 
Vale ressaltar que o número de erros acumulados 
por endereço fornece uma importante pista de onde 
possa estar o problema, entretanto, precisa-se prestar 
muita atenção pois redes com problemas de aterramento 
podem causar falhas de comunicação com algum 
equipamento que esteja funcionando corretamente. 
 
A manutenção de uma rede Fieldbus também é 
bastante simples. Caso seja detectado algum 
comportamento ou condição anormal, ações corretivas 
podem ser iniciadas rapidamente, com total segurança. 
Além disso, devido ao fato de serem menos complexos 
que os sistemas do tipo bus convencionais, os sistemas 
Fieldbus apresentam menores custos de manutenção. 
 
Com o uso de sistemas Fieldbus, a visualização de 
todos os dispositivos presentes no sistema, assim como 
as interações existentes entre eles fica mais perceptível, 
o que facilita a detecção da fonte de um proble ma 
qualquer tornando, assim, a sua manutenção mais rápida 
e fácil. 
 
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7. Interoperabilidade 
 
 
Uma grande vantagem da rede DeviceNet é a 
habilidade de se ligar/desligar os equipamentos com a 
rede energizada sem a necessidade de desligar sua 
alimentação. Entretanto, medidas extras com relação a 
topologia e a estrutura de conexão devem ser adotadas 
para que, ao se subtituir um equipamento qualquer, não 
ocorra o desligamento dos equipamentos subseqüentes. 
 
Para efetuar trocas com maior segurança, deve-se 
utilizar as caixas de derivação, onde liga-se e desliga-se 
os equipamentos através de conectores plug-in que 
minimizam a probabilidade de curto entre os fios, que 
podem interromper o funcionamento da rede até 
danificar permanentemente vários equipamentos. 
 
O Fieldbus Foundation consiste em um protocolo 
aberto. Sendo assim, existem diversos fabricantes com 
certificação da Fieldbus Foundation que fornecem 
dispositivos de suporte que podem trabalhar juntamente 
com outros dispositivos de outros fabricantes sem 
nenhuma perda de funcionalidade. Esta habilidade de 
operação sobre múltiplos dispositivos, 
independentemente do fabricante, em um mesmosistema, e sem perda de qualquer tipo de funcionalidade, 
é de importância fundamental em qualquer sistema. 
 
 
8. Conclusões 
 
 
O uso de redes industriais como a DeviceNet e a 
Fieldbus proporcionam inúmeras vantagens para a 
automação industrial, uma vez que possibilitam uma 
grande redução de gastos com instalação de 
equipamentos, tais como cabos, bandejas, caixas de 
junção, entre outros. Além disso, com o uso dessas 
redes, é possível diminuir o tempo necessário para 
montagem de equipamentos, assim como permitir a 
intercambialidade de instrumentos de diversos 
fabricantes. A rede proporciona, também, a 
comunicação entre os participantes através da 
implementação de níveis de auto diagnóstico, nem 
sempre disponível nas instalações convencionais. Por 
fim, a existência de entidades como a Open DeviceNet 
Vendor Association (ODVA) e a Fieldbus Foundation 
são de fundamental importância, uma vez que elas são 
responsáveis pela manutenção do padrão das redes 
DeviceNet e Fieldbus. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Referências 
 
 
[1] Fieldbus Tutorial: A Foundation Fieldbus Technology 
Overview; 
 
[2] Constantino Seixas Filho, Tutorial – DeviceNet; 
 
[3] Cursos de Redes Industriais – DeviceNet – 
www.sense.com.br; 
 
[4] Fieldbus Tutorial : 
http://dali.ece.curtin.edu.au/~clive/Fieldbus