Aula - 05 Caracteristicas Basicas

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CaracterCaracteríísticas sticas 
BBáásicas de Redes sicas de Redes 
IndustriaisIndustriais
Modelo OSIModelo OSI
Redes para AutomaRedes para Automaçção Industrialão Industrial
� Aplicações industriais freqüentemente requerem 
sistemas de controle e supervisão com 
características de tempo real;
� As mensagens em sistemas de tempo real podem 
ter restrições temporais associadas e podem ser 
classificadas como:
�Periódicas: enviadas em intervalos conhecidos 
e fixos de tempo.
�Ex: msgs ligadas a malha de controle
Redes para AutomaRedes para Automaçção Industrialão Industrial
�Esporádicas: msg sem período fixo, mas que 
tem intervalo mínimo entre duas emissões.
�Ex: pedido de status, emissão de relatório;
�Aperiódicas: tem que ser enviadas a qualquer 
momento.
�Ex: alarme em caso de falhas;
� Utiliza-se arquitetura com apenas três camadas:
�Física
�Enlace: dividida em duas (LLC e MAC);
�Aplicação;
Redes para AutomaRedes para Automaçção Industrialão Industrial
� Redes determinísticas:
�Aquelas onde a transmissão de dados ou 
informações ocorre em instantes e e intervalos de 
tempo determinados;
�Permitem que o tempo de resposta seja 
precisamente determinado, evitando problemas 
de inicialização e atrasos; 
� Redes probabilísticas:
�Aquelas onde somente é possível calcular a 
probabilidade da transferência de informações 
ocorrer em um determinado intervalo de tempo;
Redes para AutomaRedes para Automaçção Industrialão Industrial
� Especificação de uma rede de automação:
�Taxa de transmissão;
�Topologia física da rede;
�Meio físico de transmissão;
�Tecnologia de comunicação;
�Algoritmo de acesso ao meio;
Redes para AutomaRedes para Automaçção Industrialão Industrial
� Taxa de transmissão:
�É a quantidade média de dados a serem 
transmitidos na rede em um período de tempo
�Taxa é medida em kilobits por segundo (kbps);
� Topologia física da rede:
�Está relacionada dom a disposição construtiva 
na qual os dispositivos estão conectados na 
rede;
Redes para AutomaRedes para Automaçção Industrialão Industrial
� Meio físico de transmissão:
�Relacionado com o cabeamento utilizado para 
interconexão dos dispositivos;
�Par trançado, cabo coaxial, fibra ótica;
�São selecionados de acordo com a aplicação;
� Tecnologia de comunicação:
�É a forma de gerenciamento entre os pontos 
de comunicação da rede no tocante à
comunicação de dados;
�Comunicação produtor/consumidor e 
mestre/escravo;
Redes para AutomaRedes para Automaçção Industrialão Industrial
� Algoritmo de acesso ao barramento:
�Algoritmo utilizado pelos nós para acessar ou 
disponibilizar informações na rede. 
�Exemplos: CSMA/CD, token passing, etc
Topologia fTopologia fíísica:sica:
� Ponto a ponto:
�Cada processador recebe a informação, utiliza a 
que lhe diz respeito e retransmite o restante a 
outro
Topologias fTopologias fíísicassicas
� Topologia em barra
�O meio físico de comunicação é compartilhado 
entre todos os processadores
Topologias fTopologias fíísicassicas
� Topologia em anel:
�Arquitetura ponto a ponto em que cada 
processador é conectado a outro, fechando-se o 
último segmento ao primeiro
�O sinal circula no anel até chegar no destino
Topologias fTopologias fíísicassicas
� Topologia estrela:
� Utiliza um nó central para gerenciar a comunicação 
entre as máquinas. Nós em falha não afetam os outros, 
apenas o central
Topologias fTopologias fíísicas sicas -- HHííbridabrida
Tecnologia de comunicaTecnologia de comunicaççãoão
� Forma de gerenciamento entre os pontos de comunicação:
� Mestre-escravo:
� Escravo: periféricos que recebem informações do processo 
mestre para atuar na planta
� Dispositivos passivos que somente respondem a requisições 
diretas vindas do mestre
� Monomestre:
� há somente um mestre no barramento durante a operação
� Geralmente a CPU do CLP é o componente do controle central
� Multimestre:
� A imagem de entradas e saídas pode ser lida por todos os 
mestres, porém somente um mestre pode controlar um dado 
escravo
Tecnologia de comunicaTecnologia de comunicaççãoão
� Ponto a ponto (origem-destino):
� Desperdício de banda pois os dados devem ser enviados várias 
vezes para cada destino especificamente
� Sincronização entre os nós é difícil pois os dados chegam em 
instantes diferentes
� Pode gerar congestionamento no fluxo de informação
� Produtor-consumidor:
� Neste modelo os dados possuem um identificador único: 
origem ou destino
� Todos os nós podem ser sincronizados
� Múltiplos nós produtores podem enviar dados para múltiplos 
nós consumidores
� Alguns nós podem ser produtores e consumidores
� Economia na transmissão de dados
Algoritmos de acesso ao meioAlgoritmos de acesso ao meio
� Procedimentos específicos para acessar a informação da rede:
� CSMA/CD: Carrier sense multiple access/colision detection
� Um dispositivo começa a transmitir dados assim que detecta 
que o canal está disponível
� Pode haver colisão, e neste caso após um tempo randômico 
transmite de novo
� Token passing: 
� A rede física tem topologia em anel
� O anel indica a direção onde circula o token (ficha)
� Se um dispositivo deseja transmitir ele deve capturar o token
e substituí-lo por um frame
� Após transmitir ele regenera o token e o libera no anel
Algoritmos de acesso ao meioAlgoritmos de acesso ao meio
� Cíclica ou varredura (cyclic polling):
� Dispositivos produtores transmitem dados a uma taxa 
configurada pelo usuário (E/S) e adequada à aplicação
� Eficiente para aplicações onde os sinais transmitidos se 
alteram lentamente
� Mudança de estado:
� Dispositivos produzem dados apenas quando tem seu estado 
alterado
� Em segundo plano um sinal é transmitido ciclicamente para 
confirmar que o dispositivo está operando normalmente
Redes de campoRedes de campo
� Para uma rede aplicada à interligação de elementos simples a 
nível de chão de fábrica é utilizada a denominação genérica de 
“barramentos de campo” ou Fieldbus
� Redes de sensores ou SENSORBUS: interligam sensores e 
atuadores discretos tais como chaves, contactores, etc.
� Ex: ASI, Seriplex, CAN e LonWorks
� Redes de dispositivos ou DEVICEBUS: interligam dispositivos mais
genéricos como CLPs, controladores, conversores, relês 
inteligentes, etc.
� Ex: Profibus-DP, DeviceNet, Interbus-S, ControlNet, Modbus+
� Redes de instrumentação ou FIELDBUS: integram instrumentos 
analógicos como transmissores de vazão, temperatura, nível, 
válvulas proporcionais, etc.
� Ex: Hart, WorldFIP, Profibus-PA
Sistema em RedeSistema em Rede
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