Rede AS-i para Comunicação Industrial

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ANHANGUERA EDUCACIONAL
FACULDADE ANHANGUERA DE JOINVILLE
CURSO SUPERIOR DE ENGENHARIA MECÂNICA 7ª FASE
	EDUARDO DOS PRAZERES KRICHELDORF
	RA 8062776521
	EMERSON SEILER 
	RA 8062776916 
	IZABELA JULIANA DA SILVA 
	RA 8470243748
	
	
PESQUISA
PROFESSOR ROBERTO DO AMARAL SALES
JOINVILLE / SC
JUNHO 2017
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SUMÁRIO
31.	ASI INTERFACE	�
62.	CAN	�
73.	DIVECENET	�
114.	PROTOCOLO HART	�
135.	MODEBUS	�
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ASI INTERFACE
Em 1990, na Alemanha, um consórcio de empresas elaborou um sistema de barramento para redes de sensores e atuadores, o Actuator Sensor Interface (AS-i). Ele surgiu para atender requisitos definidos pela experiência de seus fundadores e suprir o mercado que é orientado a bit. Assim, a rede AS-i nasceu para complementar os outros sistemas e simplificar e agilizar as conexões entre sensores e atuadores com os controladores. 
Um sistema montado com o AS-i é considerado o mais econômico e ideal para comunicação entre atuadores e sensores. Os benefícios em sua utilização vão desde economias de hardware até o comissionamento de uma rede AS-i propriamente dita. A Figura abaixo mostra alguns fatores que devem ser considerados na escolha de uma rede industrial e os benefícios a cada um deles quando se utiliza redes AS-i.
A AS-i é muito simples, pois usa um único cabo para conectar módulos de entradas e saídas. Usuários da rede AS-i não precisam ter grandes conhecimentos em sistema industriais ou protocolos de comunicação. Diferentemente de outras redes digitais, a rede AS-i não precisa de terminadores e de arquivos de descrição de equipamentos.
Sistemas AS-i são eficazes e incrivelmente rápidos, o que os tornam aptos a substituírem sistemas grandes e com altos custos. Existem mestres AS-i, especialmente, desenvolvidos para comunicarem com sistemas legados de controle e promoverem uma suave integração entre as tecnologias existentes. O melhor de tudo é que isto é realizado de forma simples e confiável.
A expansibilidade é muito fácil – apenas conecte um módulo, enderece-o e, então, conecte o cabo da rede. Verifique se LED de alimentação está ligado e, então, você já está liberado para a conexão do próximo módulo. A rede AS-i suporta qualquer topologia de cabeamento: estrela, barramento, árvore, anelar ou qualquer outra configuração com até 100 metros de cabo. Ou, então, com a adição de repetidores é possível expandir o sistema até 300 metros. A rede AS-i é de fácil instalação, pois não há necessidade de terminadores nos pontos finais. 
Redes AS-i tipicamente reduzem o custo de cabeamento e instalação em torno de 50% em comparação com outras redes convencionais (Figura 1.1). A utilização de um único cabo para conexão com equipamentos discretos reduz a necessidade de gabinete, conduítes e bandejas. As economias geradas na utilização da rede podem ser realmente significantes, pois a utilização de poucos cabos diminui os custos de instalação, comissionamento e, por ser uma rede simples, as horas de engenharia. 
Figura 1.1 : a) Sistemas convencionais; b) Rede AS-i
A economia de custo com relação ao hardware e, consequentemente, a viabilização da rede AS-i para determinadas aplicações pode ser visualizada através dos itens específicos apresentados.
Figura 1.2: Viabilidade econômica do sistema AS-i.
O nome Actuator Sensor Interface representa o seu próprio conceito. É uma solução simples e elegante para a integração de sensores e atuadores discretos em sistema de controle de processos. Esta rede possui uma série de características que são apresentadas a seguir. 
Compatibilidade: sensores e Atuadores de diferentes fabricantes podem ser conectados a uma interface digital serial padronizada;
Controle de acesso ao meio: sistema com um único mestre e varredura cíclica;
Endereçamento: escravos recebem um endereço permanente do mestre ou via hand-held;
Estrutura da rede: sem restrições (linear, anel, estrela ou árvore);
Meio de transferência: dois cabos não-trançados e sem blindagem para dados e energia (24 VDC), tipicamente até 200 mA por escravo, até 8A por barramento;
Rápida instalação: por meio de conectores auto-perfurantes 
Tamanho de cabo: máximo de 100 m ou até 300 m com o uso de repetidores;
Sinais e alimentação: estão presentes em um mesmo barramento (24VDC);
Número de escravos: até 62 escravos por rede (versão 2.1);
Telegramas: telegrama do mestre contendo o endereço, resposta direta do escravo;
Dados: 4 entradas e 4 saídas para cada escravo e no caso de mais de 31 escravos têm, então, apenas 3 saídas; (máximo de 248 participantes binários por rede).
Carga útil: Transmite 4bits/escravo/mensagem. Todos os escravos são chamados seqüencialmente pelo mestre e recebem 4 bits de dados. Cada escravo responde imediatamente com 4 bits de dados.  
Tempo de ciclo: 10 ms para a versão 2.1;
Detecção de erros: detecção eficiente e retransmissão de telegramas incorretos.
Chip AS-Interface: 4 E/S configuráveis para dados, 4 parâmetros de saídas e 2 saídas de controle.
Funções do mestre: varredura cíclica em todos os escravos, transmissão de dados para escravos e para a unidade de controle (CLP ou PC). Inicialização da rede, identificação dos escravos, diagnóstico dos escravos e de dados transferidos. Além disso, reporta erros ao controlador e endereça escravos substituídos.
Válvulas: são instaladas diretamente no local da aplicação, diminuindo a tubulação e aumentando a velocidade de resposta dos atuadores; 
Baixo custo: de conexão por escravo e elimina módulos de entradas e saídas no CLP; 
Confiabilidade: alto nível de confiabilidade operacional em ambientes industriais agressivos; 
Padrão aberto: elaborado por renomados fabricantes, filiados à Associação Internacional AS-i, cujo protocolo de transmissão é normalizado.
Opcional: cabo de alimentação para saídas e controle de parada.
Exemplos de Aplicação
CAN
A rede DeviceNet é uma rede baseada em CAN, o que significa dizer que ela utiliza telegramas CAN para troca de dados na rede. O protocolo CAN é um protocolo de comunicação serial que descreve os serviços da camada 2 do modelo OSI/ISO (camada de enlace de dados). Nesta camada, são definidos os diferentes tipos de telegramas (frames), a forma de detecção de erros, validação e arbitração de mensagens.
Os dados em uma rede CAN são transmitidos através de um frame de dados. Este tipo de frame é composto principalmente por um campo identificador de 11 bits^2, e um campo de dados, que pode conter até 8 bytes de dados.
 
Além do frame de dados, existe também o frame remoto (RTR frame). Este tipo de frame não possui campo de dados, apenas o identificador. Ele funciona como uma requisição para que outro dispositivo da rede transmita o frame de dados desejado.
Em uma rede CAN, qualquer elemento da rede pode tentar transmitir um frame para a rede em um determinado instante. Caso dois elementos tentem acessar a rede ao mesmo tempo, conseguirá transmitir aquele que enviar a mensagem mais prioritária. A prioridade da mensagem é definida pelo identificador do frame CAN, quanto menor o valor deste identificador, maior a prioridade da mensagem. O telegrama com o identificador 0 (zero) corresponde ao telegrama mais prioritário. 
A especificação CAN define diversos mecanismos para controle de erros, o que a torna uma rede muito confiável e com um índice muito baixo de erros de transmissão que não são detectados. Cada dispositivo da rede deve ser capaz de identificar a ocorrência destes erros, e informar os demais elementos que um erro foi detectado. Um dispositivo da rede CAN possui contadores internos que são incrementados toda vez que um erro de transmissão ou recepção é detectado, e decrementado quando um telegrama é enviado ou recebido com sucesso. Caso ocorra uma quantidade considerável deerros, o dispositivo pode ser levado para os seguintes estados:
Warning: quando esse contador passa de um determinado limite, o dispositivo entra no estado de warning, significando a ocorrência de uma elevada taxa de erros. 
Error Passive: quando este valor ultrapassa um limite maior, ele entra no estado de error passive, onde ele para de atuar na rede ao detectar que outro dispositivo enviou um telegrama com erro. 
Bus Off: por último, temos o estado de bus off, no qual o dispositivo não irá mais enviar ou receber telegramas.
Somente a definição de como detectar erros, criar e transmitir um frame não são suficientes para definir um significado para os dados que são enviados via rede, é necessário que haja uma especificação que indique como o identificador e os dados devem ser montados e como as informações devem ser trocadas. Desta forma os elementos da rede podem interpretar corretamente os dados que são transmitidos. Neste sentido, a especificação DeviceNet define justamente como trocar dados entre os equipamentos e como cada dispositivo deve interpretar estes dados. Existem diversos outros protocolos baseados em CAN, como CANopen, J1939, que também utilizam frames CAN para a comunicação. Porém estes protocolos não podem operar em conjunto na mesma rede.
DIVECENET
Apresentado em 1994, DeviceNet é uma implementação do protocolo Common Industrial Protocol(CIP) para redes de comunicação industrial. Desenvolvido originalmente pela Allen-Bradley, teve sua tecnologia transferida para a ODVA que, desde então, mantém, divulga e promove o DeviceNet e outras redes baseadas no protocolo CIP3. Além disso utiliza o protocolo Controller Area Network(CAN) para enlace de dados e acesso ao meio, camadas 2 e 1 do modelo OSI/ISO, respectivamente. Utilizado principalmente na interligação de controladores industriais e dispositivos de entrada/saída (I/O), o protocolo segue o modelo produtor-consumidor, suporta múltiplos modos de comunicação e possui prioridade entre mensagens. É um sistema que pode ser configurado para operar tanto numa arquitetura mestre-escravo quanto numa arquitetura distribuída ponto a ponto. Além disso, define dois tipos de mensagens, I/O (dados de processo) e explicit (configuração e parametrização). Possui também mecanismos de detecção de endereços duplicados e isolamento dos nodos em caso de falhas críticas. Uma rede DeviceNet pode conter até 64 dispositivos, endereçados de 0 a 63. Qualquer um destes pode ser utilizado. Não há qualquer restrição, embora se deva evitar o 63, pois este costuma ser utilizado para fins de comissionamento.
Os produtos devem estabelecer conexões I/O com êxito explícito durante vários teste sequências, e eles devem sobreviver a remoção on-line e substituição de outros nós. O teste também confirma que o dispositivo irá operar sob intenso tráfego de rede com scanners de vários fabricantes e que a EDS arquivo pode ser usado para configurar o dispositivo.
ODVA também oferece testes especializados: Teste de alimentação DeviceNet: verifica se fontes de alimentação de rede fornecem correntes e tensão necessária, e se opera como a especificação requer, sob uma variedade de condições de carregamento; - Teste de semicondutores: é outro nível de teste DeviceNet para produtos utilizados em fabricação de ferramentas de semicondutores. Produtos submetidos a testes específicos de semicondutores devem primeiro passar pelo conjunto de testes padrão. Este nível adicional de teste verifica conformidade dos conectores, indicadores, interruptores de isolamento, de energia, e comportamento do objeto com a especificação ODVA Suplemento Interface Guidelines.
Uma vez que um produto passa pelos testes de conformidade apropriados, ODVA concede ao fornecedor o direito de usar a sua conformidade de marcas.
O padrão de comunicação DeviceNet, baseia-se na camada física 2 do modelo OSI e na técnica de transporte CAN. As soluções apresentam como vantagens a possibilidade de remover e substituir equipamentos em redes sob tensão e sem um aparelho de programação, ou ainda a possibilidade de fornecer a alimentação aos equipamentos através do próprio cabo de rede.
DeviceNet é uma das líderes mundiais no nível do dispositivo para redes industriais. Possui forte teste de políticas de conformidade ODVA, que garantem que os produtos sejam interoperáveis. Como resultado, os usuários podem misturar e combinar produtos de uma variedade de fornecedores e integrá-los sem problemas.
A velocidade e comprimento das redes estão relacionados com a tecnologia de controle de acesso ao meio. O protocolo DeviceNet, ao adotar o padrão CAN, fixou também a sua interface física. Nessa interface e no controle de acesso ao meio CSMA/NBA (Carrier Sense Multiple Acess with Non-destructive Bitwise Arbitration) residem todas as vantagens e desvantagens fundamentais que diferenciam os protocolos.
O CAN define quatro tipos de telegramas (data, remote, overload, error). Destes, DeviceNet utiliza apenas o frame de dados (data frame) e o frame de erros (error frame).
O número máximo de nós na rede DeviceNet está limitado a 64, em um segmento único, endereçados de 0 a 63. Qualquer um destes pode ser utilizado. Não há qualquer restrição, embora se deva evitar o 62, reservado para a interface de comunicação com o micro de configuração da rede e o endereço, e o 63, pois este costuma ser utilizado para fins de comissionamento. A limitação está relacionada ao padrão CAN.
Baseado nos mecanismos do protocolo CAN, a DeviceNet utiliza o modelo de comunicação Produtor / Consumidor , onde as mensagens são enviadas, sem requisição, por um nó e utilizadas pelos nós que tiverem interesse na informação. Outros mecanismos também podem ser utilizados, como Mestre / Escravo e mensagens não solicitadas. Tornam a comunicação eficiente, pois minimizam a utilização do canal de comunicação. Por outro lado, tornam o protocolo mais complicado, dificultando sua implementação e compreensão por parte do usuário final.
DeviceNet requer que uma conexão seja estabelecida antes de haver troca de dados com o dispositivo. Para estabelecer esta conexão, cada nodo DeviceNet deve implementar o Unconnected Message Manager (UCMM) ou o Group 2 Unconnected Port. Estes dois mecanismos de alocação utilizam mensagens do tipo explicit para estabelecer a conexão, que a seguir será utilizada para a troca de dados de processo entre um nodo e outro. Esta troca de dados utiliza mensagens do tipo I/O.
O protocolo dispõe também de um recurso para detecção de nodos com endereços (Mac ID) duplicados. Evitar que endereços duplicados ocorram é, em geral, mais eficiente que tentar localizá-los depois.
Transporte de informações de configuração e diagnóstico do sistema sendo controlado.Um nodo (mestre ou escravo) DeviceNet é então modelado por um conjunto de objetos CIP, os quais encapsulam dados e serviços e determinam assim seu comportamento.Existem objetos obrigatórios (todo dispositivo deve conter) e objetos opcionais.
As regras da comunicação serial na rede DeviceNet são complexas e envolvem mensagens rotineiras, cíclicas e as mensagens de configuração e diagnósticos (acíclicas) dentre outras. Na figura abaixo há uma ilustração de um frame típico de troca de dados:
 
 Frame de dados da rede DeviceNet.
O campo de dados pode conter de 1 a 8 bytes de informação, e normalmente é suficiente para as trocas de dados de módulos I/O distribuídos, e demais equipamentos da rede.
A rede DeviceNet pode apresentar derivador Interno Smart Tap. O derivador interno Sense possui bornes de segurança aumentada para receber os cabos de rede que entram e saem do monitor. Este dispositivo dispensa o junction box. Bobina Solenóide Smart Coil possuem diversas versões de bobinas, inclusive uma versão que funciona tanto em corrente contínua como em corrente alternada. Bobina com proteção: Ex-d e/ou Ex i Corpo da Válvula Válvula com CV de 0,9 com três opções de construção para propiciara melhor condição sob falha: - 5/2 com uma bobina retorno por mola - 5/2 com dupla bobina última posição - 5/3 com dupla bobina centro fechado Conexão Elétrica Customizada Caixa de conexão com disponibilidade para conexões: Configurável IIB + H2 IPW66 • 1"NPT • 3/4"NPT • 1/2"NPT 1a4 Entradas Sense 3.
A DeviceNet evoluiu a partir do mundo de automação de fábrica e não têm normalmente representatividade focado em suporte para instalação em áreas perigosas. No entanto, pode ser instalado à prova de explosão se instalado em um conduíte.
Há também I/O disponíveis multiplexes que usam a segurança intrínseca no segmento de DP e de campo intrinsecamente segura circuitos para os dispositivos conectados.
A utilização de redundância de hardware (ou de equipamentos) é um dos recursos mais empregados quando tolerância a falhas é requerida. Maior tolerância a falhas corresponde à maior disponibilidade da planta e maior segurança operacional, e ambos os aspectos são importantes. A disponibilidade está diretamente relacionada ao tempo em operação e à lucratividade do negócio. E a segurança operacional diz respeito à preservação dos ativos e da vida das pessoas próximas ao processo.
A crescente tendência na área de automação industrial do uso de arquiteturas computacionais distribuídas, nas quais diferentes dispositivos podem comunicar-se com outros e de uma maneira cooperativa realizar tarefas que levem ao atendimento dos requisitos impostos.
PROTOCOLO HART
Os Benefícios do Protocolo de Comunicação HART em Sistemas de Instrumentação Inteligentes podem ser vistos a seguir.
A capacidade digital permite o acesso a todos os parâmetros e diagnóstico do instrumento e suporta instrumentos multivariáveis, além de realizar o acompanhamento online do instrumento. Também existe uma compatibilidade analógica que permite comunicação analógica e digital simultânea e é compatível com fiação e equipamentos 4-20 mA já existentes.
A interoperabilidade tem um padrão de facto totalmente aberto, comandos universais e estrutura de dados, otimizado pela Linguagem de Descrição do Instrumento e vasta disponibilidade. Tecnologia provada em campo com mais de 1.400.000 instalações, crescente variedade de produtos, mais usado em instrumentos de campo do que qualquer outro protocolo na indústria.
O protocolo de comunicação HART é mundialmente reconhecido como um padrão da indústria para comunicação de instrumentos de campo inteligentes 4-20mA, microprocessados. O uso dessa tecnologia vem crescendo rapidamente e hoje virtualmente todos os maiores fabricantes de instrumentação mundiais oferecem produtos dotados de comunicação HART.
O protocolo HART permite a sobreposição do sinal de comunicação digital aos sinais analógicos de 4-20mA, sem interferência, na mesma fiação. O HART proporciona alguns dos benefícios apontados pelo fieldbus, mantendo ainda a compatibilidade com a instrumentação analógica e aproveitando o conhecimento já dominado sobre os sistemas 4-20mA existentes.
Este informativo traz uma visão resumida sobre o protocolo HART e os benefícios disponíveis através desta importante tecnologia. A economia obtida por instrumento é de US$ 300,00 a US$ 500,00 na instalação e comissionamento iniciais e de US$ 100,00 a US$ 200,00 ao ano para manutenção e operação, como normalmente é reportado.
Há vários anos, a comunicação de campo padrão usada pelos equipamentos de controle de processos tem sido o sinal analógico de corrente, o miliampére (mA). Na maioria das aplicações, esse sinal de corrente varia dentro da faixa de 4-20mA proporcionalmente à variável de processo representada. Virtualmente todos os sistemas de controle de processos de plantas usam esse padrão internacional para transmitir a informação da variável de processo.
Fig. 01 - O HART usa a tecnologia FSK para codificar a informação digital de comunicação sobre o sinal de corrente 4 a 20 mA
O protocolo de comunicação de campo HART estende o padrão 4-20mA ao permitir também a medição de processos de forma mais inteligente que a instrumentação de controle analógica, proporcionando um salto na evolução do controle de processos. O protocolo HART® promove uma significativa inovação na instrumentação de processos. As características dos instrumentos podem ser vistas via comunicação digital que são refletidas na denominação do protocolo, HART, que significa “Highway Addressable Remote Transducer”.
O Protocolo HART possibilita a comunicação digital bidirecional em instrumentos de campo inteligentes sem interferir no sinal analógico de 4-20mA. Tanto o sinal analógico 4-20mA como o sinal digital de comunicação HART, podem ser transmitidos simultaneamente na mesma fiação. A variável primária e a informação do sinal de controle podem ser transmitidos pelo 4- 20mA, se desejado, enquanto que as medições adicionais, parâmetros de processo, configuração do instrumento, calibração e as informações de diagnóstico são disponibilizadas na mesma fiação e ao mesmo tempo. Ao contrário das demais tecnologias de comunicação digitais “abertas” para instrumentação de processos, o HART é compatível com os sistemas existentes.
O HART é um protocolo do tipo mestre/escravo, o que significa que um instrumento de campo (escravo) somente “responde” quando “perguntado” por um mestre. Dois mestres (primário e secundário) podem se comunicar com um instrumento escravo em uma rede HART. Os mestres secundários, como os terminais portáteis de configuração, podem ser conectados normalmente em qualquer ponto da rede e se comunicar com os instrumentos de campo sem provocar distúrbios na comunicação com o mestre primário. O mestre primário é tipicamente um SDCD (Sistema Digital de Controle Distribuído), um CLP (Controlador Lógico Programável), um controle central baseado em computador ou um sistema de monitoração. Uma instalação típica com dois mestres é mostrada na figura 3.
Fig. 03 - O Protocolo HART permite que dois equipamentos Mestres acessem informação de um mesmo equipamento de campo (escravo)
MODEBUS
O protocolo Modbus é uma estrutura de mensagem aberta desenvolvida pela Modicon na década de 70, utilizada para comunicação entre  dispositivos mestre-escravo / cliente-servidor. A Modicon foi posteriormente adquirida pela Schneider e os direitos sobre o protocolo foram liberados pela Organização Modbus. Muitos equipamentos industriais utilizam o Modbus como protocolo de comunicação, e graças às suas características, este protocolo também tem sido utilizado em uma vasta gama de aplicações como: Instrumentos e equipamentos de laboratório, automação residencial, automação de navios.
O Modbus é um dos protocolos mais utilizados em automação industrial, graças à sua simplicidade e facilidade de implementação, podendo ser utilizado em diversos padrões de meio físico, como: RS-232, RS-485, Ethernet TCP/IP (MODBUS TCP). 
A velocidade de comunicação varia em cada um desses padrões, bem como o comprimento máximo da rede e o número máximo de dispositivos conectados.
O padrão RS-232 (Recommendad Standart-232) ou EIA-232 (Electronic Industries Alliance-232) é utilizado apenas em comunicações do tipo ponto a ponto, ou seja, só admite dois dispositivos na rede, que no caso do protocolo Modbus representa o mestre e 1 escravo. A velocidade máxima desse padrão está em torno de 115Kbps, mas em alguns casos podem ser encontradas taxas um pouco maiores, a distância máxima entre os dispositivos da rede está em torno de 30m.
 	O padrão RS-485 (Recommendad Standart-485) ou EIA-485 (Electronic Industries Alliance-485) é muito utilizado na indústria e sem dúvida é um dos padrões mais utilizados pelo protocolo Modbus. Esse padrão permite trabalhar com taxas de comunicação que podem chegar a 12Mbps e em alguns casos até 50Mbps, vale lembrar que quanto maior o comprimento da rede menor será a velocidade de comunicação, a distância máxima da rede está em torno de 1200m, e o número máximo de dispositivos no barramento da rede é de 32.
 	O padrão Ethernet no protocolo Modbus possuialgumas variações, podendo chegar a 100Mbps ou até 10Gbps. A distância máxima pode variar de 100m até próximo de 200m dependendo do tipo de cabo utilizado e das condições de instalação do mesmo. 
Em uma próxima oportunidade irei abordar o assunto de padrões físicos com mais detalhes. É importante não confundir protocolo de comunicação com padrões físicos. Alguns protocolos possuem seu padrão físico definido como é o caso da rede ASI e da rede CAN, sendo que nesses casos o padrão físico é definido junto ao protocolo e não é possível alterá-lo. 
 
Na figura abaixo vemos um exemplo de rede com o protocolo Modbus, com  um gateway fazendo a conexão entre os dois tipos de Modbus, o serial em RS-485 e o TCP/IP em ethernet. No mercado ainda existe a opção do gateway Modbus wireless. O mestre da rede, que nesse caso é um CLP (Controlador Lógico Programável) envia e recebe dados dos escravos, que são posteriormente um inversor de frequência, uma IHM (Interface Homem Máquina), um controlador de temperatura e uma interface de I/O remota Modbus.
Figura 3 - Exemplo de rede com o protocolo Modbus
A estação mestre inicia a comunicação solicitando que os escravos enviem seus dados.
Os escravos, por sua vez, recebem a requisição do mestre e retornam os dados solicitados. Os dados transmitidos podem ser discretos ou numéricos, ou seja, é possível enviar valores numéricos como temperatura e pressão ou enviar um bit para ligar e desligar um motor. Na figura a seguir podemos observar como é constituído o quadro de mensagens no protocolo Modbus.
 
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Figura 4 - Quadro de mensagens para Protocolo Modbus
Ao utilizar o meio físico Ethernet o protocolo MODBUS opera com  o mecanismo de controle de acesso CSMA-CD, que é próprio da rede Ethernet, com mensagens no modelo cliente-servidor.
MODBUS TCP
Modbus TCP é uma implementação do protocolo Modbus baseado em TCP/IP. Utiliza a pilha TCP/IP para comunicação e adiciona ao quadro Modbus um cabeçalho específico chamado MBAP  (MODBUS Application Protocol). O modelo de mensagem Modbus TCP/IP fica da seguinte forma:  
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O cabeçalho MBAP tem tamanho de 7 bytes, e é composto pelos seguintes campos:
Transaction identifier: usado para identificação da resposta para a transação (2 bytes);
Protocol identifier: 0 (zero) indica Modbus (2 bytes);
Length: contagem de todos os próximos bytes (2 bytes);
Unit identifier: utilizado para identificar o escravo remoto em uma rede Modbus RTU (1 byte).
Modbus TCP não acrescenta ao quadro um campo de checagem de erros, entretanto o frame ethernet já utiliza CRC-32 tornando desnecessário outro campo de checagem. O cliente Modbus TCP deve iniciar uma conexão TCP com o servidor a fim de enviar as requisições. A porta TCP 502 é a porta padrão para conexão com servidores Modbus TCP.
FIELDBUS
Para uma rede aplicada à interligação de elementos a nível de chão-de-fábrica (CLPs, válvulas, indicadores dedicados, sensores, transdutores, atuadores, etc) é utilizada a denominação genérica de "barramento de campo", ou Fieldbus.
O termo fieldbus descreve uma rede de comunicação digital que veio substituir o sistema de sinal analógico 4 - 20mA existente ainda hoje nas indústrias (e muito difundido devido a sua imunidade à interferências eletromagnéticas, apesar de sua tecnologia ultrapassada desenvolvida na década de 60). 
O fieldbus pode ser definido como uma rede digital, bidirecional (de acesso compartilhado), multiponto e serial, utilizado para interligar os dispositivos primários de automação (dispositivos de campo) a um sistema integrado de automação e controle de processos. Cada dispositivo de campo pode possuir uma "inteligência" (microprocessado), o que o torna capaz de executar funções simples em si mesmo, tais como diagnóstico, controle e funções de manutenção, além de possibilitar a comunicação entre dispositivos de campo (não apenas entre o engenheiro e o dispositivo de campo). Em outras palavras, o fieldbus veio para substituir o controle centralizado pelo distribuído. 
Portanto o fieldbus é muito mais que um mero substituto do padrão analógico 4 - 20mA, pois promove a melhora de qualidade, a redução de custos e o aumento de eficiência.
Vale ressaltar que o fieldbus baseia-se no modelo ISO/OSI e que os níveis implementados são o 1,2 e 7. O modelo é reduzido para atender aos requisitos de tempo de resposta.
A instalação de uma rede fieldbus (que é multiponto) requer 1/5 menos cabos do que as ponto-a-ponto. Com relação ao padrão 4 - 20mA, que requer um par de fios para cada dispositivo, o fieldbus requer apenas um par-trançado de fios para toda a rede.
O sistema fieldbus requer menos trabalho para instalação e economiza dinheiro devido a redução de material necessário para instalação. Há uma maior rapidez no projeto do layout de um sistema fieldbus devido a sua pouca complexidade. A baixa complexidade do fieldbus traz uma maior segurança e uma menor necessidade de manutenção. A depuração de um sistema fieldbus também é facilitada devido a possibilidade de diagnóstico online dos dispositivos de campo. 
Melhora de Performance: 
Fieldbus permite um aumento de flexibilidade na hora de projeto, pois alguns algoritmos e procedimentos de controle podem ficar no próprio dispositivo de campo e não mais no programa de controle. Isto reduz o custo total do sistema e torna as expansões futuras muito mais fáceis.
No padrão 4 - 20mA, somente uma informação (valor de uma variável) pode ser transmitida, e somente em uma direção. O fieldbus, por sua própria definição, supera em muito esta limitação.
Com a tecnologia fieldbus, um instrumento de campo pode ser calibrado, inicializado, operado e reparado numa velocidade considerável. Isto leva a uma redução do tempo total requerido para operar um sistema fieldbus.
FOUNDATION FIELDBUS
A organização Fieldbus Foundation surgiu em 1994, da união de dois grupos de empresas internacionais denominadas ISP (Interoperable Systems Project) e WorldFIP (World Factory Instrumentation Protocol). Ambos os grupos tinham como finalidade desenvolver uma tecnologia que pudesse ser usada em áreas classificadas, ou seja, áreas potencialmente explosivas. De acordo com, com essa união, o grupo passou a ter também um outro objetivo que era criar um padrão internacional baseado em normas IEC que pudesse ser utilizado pela indústria de automação e controle de processo, e daí foi criado o protocolo FOUNDATION fieldbus. Essa organização, existente até hoje, é quem cuida da manutenção e evolução deste protocolo.
Abaixo, podemos conferir as características técnicas do protocolo FOUNDATION fieldbus:
Nível de tensão do sinal: 750 a 1000 mV.
Camadas utilizadas: Física (Physical Layer), Enlace (Data Link Layer), Aplicação (Application Layer) e Interface com o Usuário (User Interface).
Velocidade de transmissão utilizada: modo H1 – 31,25 Kbps. modo HSE – 10 Mbps ou 100 Mbps
Tipo de codificação: Manchester.
Alimentação: cada equipamento na rede deve ser alimentado com no mínimo 9V. Essa alimentação pode ser externa ou via barramento.
Comprimento máximo do segmento: 1900m sem repetidor (H1) e 100 m (HSE). É permitido o uso de até 4 repetidores, o que faz com que a extensão da rede alcance 9,5 km.
Número de equipamentos no barramento: até 32. Este número pode variar de acordo com a classificação da área, o consumo de corrente nestes equipamentos, as distâncias envolvidas entre mestre e escravos e o tipo de cabo utilizado na instalação.
Áreas com segurança intrínseca: utilização de até 9 equipamentos em áreas classificadas como Grupo IIC e até 23 equipamentos em áreas classificadas como Grupo IIB. Esses valores usam como referência uma corrente quiescente de 10 mA.
Topologias: barramento, árvore ou estrela.
 	O protocolo FOUNDATION fieldbus é semelhante a vários outros padrões existentes, porém, se destaca por possuir um LAS (Link Active Scheduler). De acordo com [2], o LAS é uma entidade responsável por gerenciar as mensagens. Um outro diferencialé a possibilidade de usar um Mestre Backup na rede. Com isto, um equipamento de campo pode ser configurado para assumir o controle da rede caso haja algum problema no controlador principal. Isto assegura que a rede não pare de funcionar enquanto o problema não é resolvido. Isto é possível pois, a base para a arquitetura de um equipamento FF é formada por blocos funcionais, que são responsáveis por executar tarefas como, aquisição de dados, controle PID, cálculos e atuação [2]. Os blocos funcionais possuem algoritmos e bases de dados que são definidos pelo usuário. Os parâmetros de cada bloco são endereçados no Fieldbus FOUNDATION através do esquema TAG/PARÂMETRO/NOME [2].
Este protocolo apresenta diversas vantagens, como:
Em redes convencionais, por exemplo uma rede 4-20 mA, existe a necessidade de se ter um equipamento que media a troca de mensagens entre os equipamentos de campo (que produzem sinais analógicos)e os sistemas de supervisão. Esses equipamentos mediadores podem ser chamados de Estações de Controle de Campo, e têm como função converter os sinais analógicos do barramento para sinais digitais, que serão utilizados nos sistemas de supervisão. No FOUNDATION fieldbus, tem-se esses equipamentos (sensores, atuadores etc) ligados em rede diretamente com o sistema de supervisão, que gera uma significativa redução nos custos com cabeamento, já que não existem mais a necessidade de se ter um par de fios conectando cada equipamento de campo à Estação de Controle de Campo e cada estação ao sistema de supervisão.
Rápido diagnóstico de falhas em equipamentos de campo, que podem ser detectados antes de se tornarem graves;
Função Mestre Backup: distribuição das funções de controle nos equipamentos de campo. Dispensa a necessidade de equipamentos dedicados à tarefas de controle;
Aumento na robustez do sistema;
Custos de engenharia reduzidos;
Qualidade da informação de um sinal digital é muito melhor do que dos sinais analógicos;
Existem 4 tipos de cabos que podem ser utilizados em uma instalação. Veja na Tabela 2 as principais características de cada um deles.
Tabela 2 – Características dos Cabos
Como foi falado em um dos artigos sobre Profibus DP, uma das situações que podem causar interferência nos sinais que estão sendo transmitidos é a proximidade com alguns tipos de cabos. Para evitar este tipo de problema, veja na Tabela 3 as distâncias mínimas recomendadas para instalação de cabos Profibus.
Tabela 3 – Distâncias Mínimas de Separação entre Cabeamentos
PROFIBUS
Profibus não é um sistema de comunicação, mas sim uma variedade de protocolos combinados em um mesmo pacote de tecnologia fieldbus, em que os usuários podem implementar estas variedades de protocolos em seus próprios softwares criando outros requisitos, resultando em aplicações particularmente únicas. Com esta variedade disponível, o profibus pode atender necessidades específicas e após vários aprimoramentos ao longo dos anos, os dispositivos que utilizam esta tecnologia com certeza operam em um padrão de qualidade de comunicação.
Profibus nasceu de um esforço combinado do governo alemão, empresas alemãs e outras outras grandes empresas industriais no final dos anos 80. Este esforço conjunto gerou uma solução em automação que não é apenas viável hoje em dia, como permitiu o desenvolvimento de novas soluções pois graças à sua criação, muitas empresa puderam recorrer a automações específicas a fim de atender suas necessidades.
	Em 1987, 21 empresas e instituições na Alemanha se uniram para criar um novo protocolo de comunicação e seu objetivo era criar um sistema fieldbus bit-serial. A fim fazer o sistema ser viável, eles precisaram padronizar a interface do dispositivo de campo. O grupo então, denominado ZVEI (Central Association for the Electrical Industry), atingiu seu abjetivo criando o profibus FMS (Fieldbus Message Specification).
Este novo protocolo atendeu a necessidade de padronização na automação industrial através de um protocolo capaz de realizar comunicações complexas com alta performance. Mas o ZVEI não parou por aí e em 1993, o grupo introduziu um novo produto no mercado, o profibus DP (Decentralized Periphery) e esta nova versão trouxe mais simplicidade, incluindo configurações simples e maior velocidade na transmissão de mensagens.
Atualmente o ZVEI continua atendendo demandas das indústrias eletrônicas na Alemanha o o trabalho deste grupo foi vital para a criação do Profibus que conhecemos atualmente.
	Profibus é um tecnologia fieldbus inteligente em que dispositivos neste sistema são conectados por uma linha central. Uma vez conectados, estes dispositivos podem trocar informação de uma maneira eficiente indo além de mensagens particulares da automação. Dispositivos interconectados em Profibus podem também realizar auto diagnósticos e também diagnósticos de conexões e no nível mais básico, possui os benefícios de ser desenvolvido sobre em camadas OSI e topologia básica.
O modelo OSI
Redes Profibus utilizam três camadas do modelo OSI sendo que em primeiro lugar, ele descreve a camada de aplicação. Existem múltiplas versões de Profibus que manipulam diferentes tipos de mensagens na camada de aplicação. Alguns tipos de mensagens suportam incluir troca de dados cíclico e acíclico, diagnósticos, manipulação de alarmes,etc.
Quando falamos do OSI, o Profibus não é definido das camadas três a seis. No entanto, define as camadas de enlace de dados (data link) e camada física (physical layer), respectivamente 1 e 2. A camada de enlace de dados é estruturada através de um link de dados fieldbus, ou FDL e o sistema FDL combina dois esquemas comuns que são a metodologia mestre-escravo e passagens de token. No esquema de rede mestre-escravo, os mestres, usualmente controladores, enviam requisições aos escravos, sensores e atuadores e após receberem o comando, os escravos respondem em conformidade. Já na rede anel, token passing, um sinal (token) circula entre os nós e apenas o nó onde apenas o nó que possui o token pode comunicar. Este conceito pode ser comparado a um alto falante passando de uma pessoa para outra em que apenas a pessoa que está com o alto falante pode falar.
Já a camada f[isica definida no Profibus permite três tipos de cabeamento, sendo o primeiro o padrão de par trançado, rs485. Além deste, podem ser utilizados fibras óticas a fim de reduzir interferências e aumentar a velocidade. Um sistema de segurança chamado Manchester Bus Power (MBP) também está disponível em situações em que o ambiente químico é propenso à explosão.
Ao longo dos anos, o Profibus passou por várias revisões e em alguns casos os avanços acabaram por criar um novo tipo de Profibus. Já em outros casos, novas revisões criaram versões diferentes do mesmo tipo de Profibus. Independentemente do caso, a variedade permite que sistemas possam ser adaptados ajustados à diferentes necessidades na indústria. Os três tipos existentes são o FMS, DP e PA e abaixo vamos falar um pouco de cada.
	Profibus FMS: A versão inicial do Profibus foi a FMS, Fieldbus Message Specification e ela foi concebida para comunicar entre CLPs e PCs ou IHMs, trocando informações complexas entre eles. Infelizmente, mesmo com o grande esforço inicial dos engenheiros, esta tecnologia não foi tão flexível quanto precisava e ele acabou não sendo apropriado para aplicações com mensagens menos complexas ou comunicações em redes mais amplas e complexas. Assim, houve a necessidade de ser desenvolvido novos tipos de Profibus e embora seja limitado, o FMS ainda pode ser encontrado em aplicações na indústria.
	Profibus DP: O segundo tipo de de Profibus é mais universal, sendo muito mais simples e mais ráPIDo e com periféricos descentralizados. Ele é de longe os mais utilizados nas aplicações hoje em dia e seus perfis de aplicação permitem aos usuários combinar suas experiências em uma solução específica. O Profibus DP possui três versões (DP-V0, DP-V1, DP-V2 onde cada versão é capaz de fornecer funcionalidades maisavançadas.
Profibus PA: É um protocolo projetado para processos de automação industrial e ele é conhecido como sendo um tipo do Profibus DP. Trata-se de um protocolo que padroniza o processo de transmissão de dados de medição. Ele possui uma característica única que é o fato de que foi projetado para ser utilizado em ambientes perigosos.
Na maioria das vezes, o Profibus PA opera sobre o meio físico rs485 e este meio juntamente com o PA suporta perfis de aplicação que demandam alimentação de energia pelo cabo. Em ambientes explosivos, no entanto, a anergia pode gerar faíscas e consequentemente explosões. Para tratar isso, o Profibus PA pode ser usado com o cabo MBP (Manchester Bus Powered) específico para esta finalidade.
	A tecnologia MBP foi projetada especificamente para ser utilizada em Profibus PA e permite a transmissão de dados e potência no mesmo cabo. A tecnologia reduz a potência (energia) transmitida no cabo a fim de eliminar a possibilidade de faíscas e explosões. Barramentos que utilizam o MBP podem atingir 1900 metros podendo suportar diferentes tipos de aplicação.
	PROFIBUS pode ser adaptado à necessidades específicas usando perfis de aplicação sendo que há muitos perfis que combinam padrões de meios de transmissão, protocolo de comunicação (FMS , DP- V0 , etc …) e protocolos únicos. Cada perfil de aplicação é adaptada para um uso específico e novos perfis aparecem regularmente. Enumerá-los todos seria complicado.
PROFIsage utiliza um software adicional para criar alta integridade na rede sendo bem útil em situações onde alta segurança é requerida. Para fornecedores e fabricantes se certificarem em PROFIsafe, eles precisam manter altos padrões de qualidade.
	PROFIdrive: O PROFIdrive foi criado para aplicações de controle de MOVimentos e um software adicionado às especificações Profibus DP permite que a rede atinja precisão no controle de servo motores e outros equipamentos. O PROFIdrive possui a característica de atingir sincronização através da rede facilmente.
ETHERNET INDUSTRIAL
A Ethernet é a tecnologia de rede local (LAN) mais utilizada no mundo em aplicações de rede de comunicação comercial. Ela está presente em diversos segmentos, como: automação bancária, controle de processos, aplicações científicas, entre outras.
Sua versão industrial é largamente aplicada no gerenciamento de processos de fábrica. Nos últimos anos é grande o interesse da indústria pela rede Ethernet como uma real alternativa no chão de fábrica e no controle de processos.
A rede Ethernet é uma especificação de cabos, conectores e níveis de sinais criados originalmente pela empresa XEROX, no final de 1970. Em 1985 foi incrementada, passando a ser utilizada até hoje. As velocidades da rede evoluíram de 10 Mbps para 100 Mbps, e deverão alcançar em breve a taxa de 1 Gbps.
A Ethernet possui importantes características que são significativas para várias aplicações. Entre elas, podemos citar: • Rápido startup graças à simplicidade de conexão;
• Alto grau de flexibilidade, expansão e desempenho (tecnologia de Switches);
• Integração em diferentes aplicações, desde a área de escritórios, até a produção; • Comunicação integrada de toda a planta, já que pode ser conectada a uma WAN (Wide Area Network), tais como ISDN (Integrated Services Digital Network – telefonia) e Internet.
O uso da tecnologia Ethernet traz algumas vantagens e desvantagens. Como vantagens podemos citar:
• Enorme popularidade da tecnologia; • Baixo custo de implementação, treinamento e manutenção;
• Alta velocidade e alta performance;
• Atualização tecnológica constante;
• Facilidade de interconectividade e acesso remoto;
• Capacidade de alavancar tecnologia comercialmente barata;
• Os principais fabricantes de CLP ou SCD suportam sistemas de fieldbus específicos, mas todos suportam Ethernet; • Capacidade de transportar elevado fluxo de informações entre o processo industrial e a corporação; • Elevado número de pessoal técnico qualificado;
• Habilidade de prover diagnóstico e atuação remotamente.
As desvantagens para o padrão de campo são: • Ausência de interoperabilidade pela falta da camada de aplicação (por si só, apresenta definições apenas para as camadas 1 e 2 do modelo ISO); • Falta de determinismo e tempo de resposta insuficiente para algumas aplicações industriais; • Falta de solução para segurança intrínseca;
• Com objetivo de resolver o desempenho das redes Ethernet Industrial é preciso combinar a solução de uso correto dos serviços e pacotes de dimensionamento e projeto físico das redes.
Outras características a serem consideradas para a Ethernet são: • Para baixar a probabilidade de atrasos, o tráfego deve ser mantido significativamente inferior aos limites teóricos, evitando as possíveis colisões; • Redes Ethernet mais rápidas não eliminam as colisões, mas podem aumentar a probabilidade de entrega dos pacotes num instante predeterminado e quando acontece a colisão, esta afeta diretamente a largura de banda; • Para atenuar os problemas relacionados ao determinismo pode-se empregar recursos de segmentação de rede, através de Domínios (grupo de computadores e componentes de rede que possuem um nome associado) e Workgroups (grupo de computadores que regularmente dividem os mesmos recursos de uma rede), conectados via switches e roteadores.
A rede DeviceNet é uma rede de protocolo aberto, ou seja, existem vários fabricantes que podem fornecer equipamentos, portanto existem vários softwares configuradores de instrumentos. Para viabilizar a uniformização das configurações devem ser observados os seguintes pontos:
EDS: Como existem vários softwares configuradores e diversos fabricantes de equipamentos, o configurador da rede deve propiciar o setup básico dos equipamentos e para tanto precisa “conhecer” o equipamento a ser configurado. Para isto, existe o EDS (sigla de Electronic Data Sheet), ou seja, isto é um arquivo eletrônico, disponível nos sites dos fabricantes.
O arquivo de EDS informa as características dos instrumentos, tais como: tipo, modelo, método de comunicação, memória a ser utilizada, pontos a serem configurados, entre outros. O mesmo deve ser instalado no software conforme procedimentos específicos de cada padrão, que passa a reconhecer o equipamento.
Ele contém informações necessárias para uma ferramenta de configuração acessar e alterar os parâmetros do device, como:
• Para a comunicação síncrona contém os tipos suportados; • Para a configuração acíclica contem os indexes de cada parâmetros, data format e faixas min, max e default value suportados pelo device; • Formato texto;
• Todo equipamento de campo deverá ter o seu EDS.
Scan List: O software de configuração deve instruir o controlador e a placa de scanner, que se comunica com a rede, sobre todos os equipamentos que compõem a rede.
Deve-se identificar os equipamentos por seu endereço na rede, que pode ser configurado via dipswitch ou ainda através do software de configuração da rede.
Os equipamentos normalmente possuem um led de status no escravo que indica que se o mesmo está com o endereço correto e no scan list. O led estará verde se o endereço estiver correto; se o endereço não estiver no scan list o led ficará verde piscando e caso haja endereços repetidos, o led ficará vermelho.
Memória: Após definido o scan list, deve-se definir o espaço de memória no scanner para cada elemento e o espaço para cada escravo será definido com base no número de bytes que o escravo necessita para as entradas e saídas. Este endereço definido é o que irá ser usado em toda a programação da estratégia de controle da planta.
Algumas características gerais dos softwares:
• Taxas de comunicação de 125K, 250K, 500K;
• Proteção contra inversão de ligações e curto-circuito.
A rede DeviceNet tem grande aplicação no meio industrial devido ao excelente desempenho alcançado em instalações com características típicas das indústrias (altas temperaturas, umidade, ruídos eletromagnéticos)e por possuir alta velocidade e tempo de respostas reduzidos para a aplicação em tempo real e confiabilidade das informações.
No meio industrial, pode ser aplicada em diferentes processos, de acordo com o método de comunicação selecionado. Alguns métodos de comunicação são: 1) Polled message:
Neste método o mestre, no caso o cartão scanner da rede montado no controlador, gera uma mensagem de comando direcionada a um determinado escravo (ponto-a-ponto) e a resposta do escravo é direcionada ao mestre, portanto podemos perceber que para cada escravo o mestre gera uma requisição individual e recebe um pacote de informações do respectivo escravo.
Strobed message: Neste método o mestre gera uma requisição tipo mult-cast no barramento da rede e todos os escravos com comunicação strobed respondem um após o outro, portanto temos uma requisição geral do mestre e respostas individuais de cada escravo strobed.
Cyclic message: Neste método o escravo atualiza seus dados no mestre da rede em intervalos de tempo pré-definidos, e este método tem grande utilização em aplicações onde a variação de determinado ponto não necessita de atualização instantânea.
Change of state: Neste caso o escravo irá enviar seus dados ao mestre somente quando houver mudança de estado de suas entradas, e quando o escravo é configurado para trabalhar com método COS ele tem um recurso de comunicação cíclica para indicar ao mestre que ele está na rede e funcionando corretamente, sendo este recurso conhecido como heartbreaker.
As aplicações mais comuns são para conexão em redes dos dispositivos do chãode-fábrica, dados para diagnóstico e análise. Os dados da planta acessados via DeviceNet podem fornecer a base para os programas de manutenção preditiva e análises de performance.
OPEN PROTOCOL FOUNDATION (OPC)
OLE for Process Control (OPC) era o nome original para padronizados interfaces de software que a troca de dados entre aplicações de diferentes fabricantes na tecnologia de automação deve permitir. Através do desenvolvimento progressivo dessas interfaces ea concomitante diminuição da relevância dos OLE -Objektsystems o padrão em novembro de 2011 em comunicações de plataforma aberta foi renomeado. Portanto, o OPC designação agora é usado principalmente. A atual geração de OPC é OPC Unified Architecture chamado (OPC UA).
OPC é a tentativa de criar uma forma universal de comunicação para dar bus industriais e protocolos. Criou o padrão da Task Force OPC, um consórcio de várias grandes empresas do setor de automação, como Fisher-Rosemount , Intellution e Siemens depois percebeu-se quanto esforço tinha causado a adaptação de numerosas normas fabricante para controle individual e infra-estrutura de monitoramento. 
Pouco depois do lançamento do OPC Specification Version 1.0 em agosto de 1996, a Fundação OPC foi estabelecido, que ainda é responsável pela manutenção e disseminação de padrões. Seu agora incluem 448 (a partir de: 08 de janeiro de 2008) nas empresas. 
Hoje, OPC é o padrão para a comunicação independente do fabricante em tecnologia de automação. O software de certificação OPC Compliance teste, que é fornecido aos membros do OPC gratuitamente, garante a compatibilidade. Os fabricantes de servidores OPC pode usá-lo para testar o seu servidor durante o desenvolvimento. Este software testa a funcionalidade completa OPC, má conduta simulada de um cliente e verificados todos os códigos de erro. Além disso, testes lógicos ainda são o stress - e de desempenho testes realizados. Esta série de testes cobre mais testes do que é conseguido com um cliente normal. 
Depois de passar o teste, o fabricante pode enviar os resultados para o OPC Foundation e receber o Certificado de Conformidade Testado. Recomenda-se a comprar apenas os servidores que possuem este certificado.
OPC é utilizado onde quer sensores, controladores e controladores de diferentes fabricantes formar uma rede comum, flexível. Sem OPC, dois dispositivos necessários para o intercâmbio de dados de conhecimento preciso sobre as opções de comunicação do outro. Extensões e substituição tornar correspondentemente difícil. Com OPC é suficiente para escrever para cada dispositivo apenas uma vez um driver compatível com OPC. Idealmente, isso já é fornecido pelo fabricante. Um driver OPC pode ser integrado sem qualquer grande esforço de adaptação em quaisquer sistemas de controle de tamanho e de monitoramento. 
OPC é dividido em vários sub-padrões que podem ser implementadas de forma independente para a respectiva aplicação. OPC pode, portanto, ser usado para dados em tempo real (monitoramento), arquivamento de dados, alarmes, e mais recentemente para controlar diretamente (transmissão de comando). 
OPC está dividido nas seguintes especificações: 
OPC DA (Data Access): Especificação de transmissão de valores em tempo real via OPC ( DCOM base). Estado actual da especificação é 3,0. OPC DA foi a primeira especificação OPC. 
OPC AE (Alarmes e Eventos): Especificação de transmissão de alarmes e eventos (Alarmes e Eventos). 
OPC HDA (Historical Data Access): Especificação de transmissão de valores históricos. 
OPC DX (Data eXchange): Especificação para comunicação direta entre servidores OPC. 
OPC Comando: Especificação para executar comandos (= comandos). 
OPC XML DA: especificação para transmissão baseado em XML de valores em tempo real. Esta especificação é o precursor de OPC UA. Desde que foi conhecido mais cedo que uma especificação independente DCOM na forma de OPC UA está prevista, OPC XML DA Servidor generalizada baixa. 
A especificação OPC Unified Architecture (OPC UA) substitui todas as especificações anteriores (OPC DA, OPC HDA, / E OPC A) da plataforma e DCOM independentes. Os elementos centrais desta especificação adoptada no início de 2009 para uma votação final como um padrão IEC (IEC 62541). Apenas os modelos de eventos para "OPC UA Alarmes" e "OPC UA Discovery" estão tão à frente como um conceito. 
As especificações têm sido até agora disponível apenas para membros da Fundação
OPC acessível. Além disso, de Maio de 2015, a especificação, e algumas pilhas de OPC UA como uma fonte aberta decidiu torná-lo acessível a não-membros. 
	Para a comunicação entre aplicações OPC é usado atualmente, principalmente da Microsoft tecnologia DCOM (Distributed Component Object Model) . Graças DCOM é transparente para aplicações OPC se o trocados através de dados OPC de um aplicativo em seu próprio espaço de endereço, um terceiro, o processo local ou de um remotamente via TCP / IP-conectado computadores são usados. As velocidades de transferência e de acesso são assim DCOM habitual mal retardado por burocracia desnecessária. Os caminhos de comunicação são mostrados na figura seguinte: 
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DCOM faz outras aplicações funções (compilados) e objetos acessíveis. O padrão OPC agora. Define objectos específicos DCOM, d. H as características / interfaces que devem ser fornecidos (DCOM) disponíveis aos participantes uma OPC para trocar dados com ideias outras aplicações OPC. O necessário para a implementação especificações exatas podem ser livres no lado da descarga OPC Foundation. 
Muito poucos disponíveis no servidor OPC mercado e cliente OPC são certificadas pela Fundação OPC, como esse processo custa dinheiro. O maior custo é a taxa anual para a Fundação OPC. A ferramenta para a sua própria certificação de um servidor OPC está disponível como parte da taxa de adesão. A lista de certificados servidores / clientes podem ser encontrados no lado da OPC Foundation. Para depurar a comunicação entre cliente e servidor, existe software livre que se instala como um sniffer entre os parceiros de comunicação. 
Com XML OPC DA foi o primeiro web interface do baseada criado. A funcionalidade é semelhante à interface de acesso de dados normal, o que é a primeira e ainda a interface mais importante para OPC. Com a web OPC também está disponível em outras plataformas tais. Como Linux. Com kits de ferramentas de serviços web, tais gSOAP ,fácil Soap ++, Qt , etc. para C / C ++ ou Java você pode desenvolver cliente e servidor OPC XML-DA-lo muito rapidamente. Muitos fabricantes de servidores OPC tem como um primeiro passo adaptador desenvolvido que OPC XML-DA Visualizações simplesmente mapeado para o servidor OPC DA COM existente. Ao contrário DCOM serviços da Web usam a porta 80 ( HTTP ), o que torna mais fácil também para se comunicar através de firewalls ou tráfego de túnel ( SSH ). 
OPC Unified Architecture descreve uma nova geração de servidores OPC. Esta especificação ainda está em desenvolvimento e com as especificações existentes de acesso a dados, alarmes e eventos, unificar histórico de acesso a dados, trocar dados, lote e segurança. Haverá apenas um espaço de endereço com objetos que contêm valores, enviar alertas, têm uma história e pode ser ligado tal como DX. As anteriormente muito diferentes interfaces de navegação são, portanto, substituída por uma navegação unificada. Esta nova especificação não descreve uma interface COM mais, mas um WSDL (Web Services Description Language), que pode ser implementado por COM e vários protocolos de serviços da Web, de modo a portabilidade é garantida. Da mesma forma é amplificado ênfase colocada na escalabilidade e segurança. 
OPC é baseado (com algumas especificações) na especificação Microsoft DCOM. A comunicação além das fronteiras de firewalls ou domínios é possível, na melhor das hipóteses, utilizando o chamado túnel OPC. Estes produtos de software transformar a comunicação OPC em comunicação TCP "normal" / IP para, transportá-los sobre a rede e andar em TCP / IP do computador de destino de volta para a comunicação OPC para. Isto simplifica consideravelmente a configuração global. 
No entanto, OPC pode se comunicar com tunneling OPC através de roteadores e firewalls, mesmo que o servidor eo cliente não estão no mesmo domínio. A autenticação é feita usando a tabela de usuário local. Desvantagem: Esta em ambos os dispositivos (servidor e cliente), um usuário local idêntica deve existir sob a qual o OPC e comunicação DCOM é tratado (servidor e cliente deve ser executado em que o usuário). Além disso, a senha deve ser idêntico. No entanto, este acaba em muitos cenários sejam extremamente impraticáveis. 
Além disso, é útil ou mesmo necessário para restringir as portas de comunicação DCOM; isso é possível através de uma entrada de registro do Windows. O número de portas necessárias depende da aplicação em si.