Redes Industriais

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1 Sem. /2011 Redes Industriais
Redes Industriais
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Redes Industriais
Prof. Murilo
muriloleme@uol.com.br
Aulas: Terça-feira: 13:00 – 15:30
Permanência COELE:
Terça: 15:50 – 16:30 / 20:20 – 21:10
Quinta: 13:50 – 15:30
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Ementa:
Redes de chão de fábrica. Estrutura de redes 
industriais. Características dos principais 
modelos de redes industriais. Protocolos de 
comunicação de redes industriais. Tipos de 
redes existentes. Redes industriais de sensores. 
Redes industriais de dispositivos. Redes 
industriais de instrumentação. Gerenciamento e 
manutenção de redes industriais.
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Conteúdo
• Histórico de redes industriais
• - Histórico
• - Aplicações Ethernet em automação industrial
• - Protocolos Seriplex, Interbus-S, Interbus loop e CAN
• - Protocolos Hart , Wirelles Hart e Modbus
• - Tecnologia AS-i
• - Aspectos de instalações AS-i
• - Aspectos de Dimensionamento de rede AS-i
• - Tecnologia DeviceNet
• - Aspectos de instalações DeviceNet
• - Aspectos de dimensionamento de rede DeviceNet
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Conteúdo
• Arquitetura PROFIBUS
• - Tecnologia Profibus
• - Níveis de comunicação (Profinet, PROFIBUS DP e PA)
• - Meio físico, cabeamento e instalações PROFIBUS DP e PA
• - Couplers, links, terminadores e repetidores
• - Número de dispositivos e limites de troncos e ramos
• - Fontes de alimentação e topologia de rede
• - Níveis de sinais e medições de redes H1
• - Aspectos de redundância em redes PROFIBUS
• - Aspectos de segurança em redes e aplicações PROFIBUS
• - Blocos funcionais PA
• - Mestres classe 1 e 2
• - Arquivos GSD
• - Aspectos de dimensionamento de redes PROFIBUS
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Conteúdo
Arquitetura Fundation Fieldbus
• - Tecnologia FF
• - Aspectos do protocolo FF
• - Camada física: HSE e H1
• - Serviços da camada de enlace
• - Camada do usuário – blocos de funções
• - Aspectos de comunicação OPC – Supervisão
• - Meio físico, cabeamento e instalações FF
• - Fontes de alimentação e topologias de rede
• - Limitação de troncos, ramos e número de equipamentos H1
• - Segurança intrínsica em aplicações FF
• - Níveis de sinais e medições de redes H1
• - Blocos funcionais
• - Mecanismos de propagação de status e falha segura
• - Aspectos de dimensionamento de redes FF
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• Bibliografia
• ALDABÓ, Ricardo. Sistemas de redes para controle e automação. Rio de 
Janeiro: Book Express, c2000.
• www.fieldbus.org
• www.profibus.org.br
• www.as-interface.net
• www.iebmedia.com
• Fabricantes:
• www.smar.com.br
• www.sense.com.br
• www.encoderonline.com
• www.softing.com
• www.procentec.com
• www.siemens.com
• Artigos e matérias técnicas durante o semestre.
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Avaliação
2 Provas individuais – 60% da nota final.
Trabalhos individuais ou em grupo de até 3 
alunos – 30% da nota final.
Exercícios ou atividades individuais ao final da
aula para entrega na aula seguinte – 10% da
nota final.
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Informações importantes
• Horário
• Notebook
• Celular
• Material
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Previsão de provas:
• 03/05 – Primeira prova
• 28/06 – Segunda prova
• 05/07 – Substitutiva
• Nota para aprovação: 6,0
• Não há exame final!
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• Perguntas?
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Qual a finalidade de uma rede industrial?
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Redes Industriais: Introdução
• 1768 – James Watt – Máquina a vapor
• 1878 – James Maxwell – Teoria / Controlador de Watt
• 1930 – Harry Nyquist – Teorias em Controle Automático
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Neste período alguns artefatos mecânicos, sobretudo 
munidos de sistemas hidráulicos e pneumáticos 
passaram a ser aplicados nas linhas de produção, 
reduzindo os esforços dos operadores e aumentando a 
precisão no controle dos processos e equipamentos.
Horas de Trabalho - Fábricas:
1780 - 80 horas por semana;
1820 - 67 horas por semana;
1860 - 53 horas por semana
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Já no século XX, houve o início da produção em série, 
sobretudo das técnicas desenvolvidas e aplicadas por 
Henry Ford nos Estados Unidos;
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Com a evolução do controle alguns processos passaram 
a ser realizados através de gigantescos e elaborados 
circuitos lógicos controlados por dispositivos 
eletromagnéticos, originando o que conhecemos como 
lógica de relés;
Os sistemas controlados por lógicas de relés trouxeram 
grande avanço na automação de processos produtivos 
dos automóveis
Entretanto havia alguns inconvenientes:
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– O espaço ocupado era imenso;
– A capacidade de trabalho com variáveis analógicas 
era muito limitada;
– Na ocorrência de um defeito, o diagnóstico era muito 
demorado. O pessoal da manutenção poderia levar 
dias para encontrar uma bobina queimada ou um 
contato defeituoso dentro do circuito;
– Quando era necessário mudar o comportamento do 
sistema (devido à mudança no modelo de carro 
produzido, por exemplo) era necessário sucatear
todo o processo e começar a fazer tudo do zero o 
que custava meses de trabalho;
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• Painel de relés de controle de elevadores:
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• A eletrônica e os processadores:
– Com o advento da eletrônica e o aperfeiçoamento das 
técnicas e sistemas de medição & controle durante a 
década de 50, a indústria começa a trabalhar com 
equipamentos de controle e comando numérico; com isso, 
o conceito de distribuição de salas de controle começa a 
ser difundido;
– Em 1947, Willian Shockley, John Barden e Walter Brattain
desenvolvem o transistor;
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• A partir de 1961 surgem os primeiros computadores que 
começaram a ser utilizados na indústria dando origem aos 
primeiros robôs industriais;
• Os computadores podiam tomar decisões de controle de 
uma máquina como ligá-la, desligá-la, movimentá-la, 
sinalizar defeitos e até gerar relatórios operacionais;
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• Dentro deste conceito, surgiram microcomputadores 
desenvolvidos especialmente para efetuar operações e 
controles lógicos sobre os equipamentos com 
possibilidade de reprogramação de suas funções;
• Este equipamento especial foi chamado de PLC 
(Programmable Logic Controller) ou em português, CLP 
Controlador Lógico Programável.
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Processos Industriais – Controle Contínuo
• Uma planta pode ser imaginada como uma coleção de 
tanques em que os materiais são aquecidos, refrigerados 
e/ou reagidos, e também das tubulações em que esses 
materiais fluem.
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Controle Automático de Processos
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IMPORTANTE:
As redes industriais são fundamentais
para processos contínuos ou em batelada, 
pois o processo produtivo é diferente da
industria de manufatura.
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Uma Malha de controle é Composta por 8 módulos distintos:
1 – Elementos Primários;
2 – Indicadores Analógicos, Digitais e Vídeo;
3 – Transmissores, Transdutores, Conversores, Interfaces;
4 – Linha de Transmissão;
5 – Registradores, Memória;
6 – Controladores;
7 – Elementos Finais de Controle;
8 – Sistema de Alarme e Segurança
Definições em Controle
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Transmissores Inteligentes
TRANSMISSOR A 2 FIOS
- Alimentação (24 Vdc) e comunicação (4 a 20 mA) no mesmo par de fios.
TRANSMISSOR A 4 FIOS
- Alimentação e comunicação independentes.
Alimentação (110 vac)
Saída digital
Saída 4 a 20 mA
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IMPORTANTE:
Transmissoresa 2 e 4 fios são mais
antigos e mais caros.
Seu princípio de funcionamento é
analógico e sofre interferência
eletromagnética.
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Controladores Analógicos – CD600 Smar
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DCS Tradicional
Rede Local
DCS
CAMPO
DPT101 PT101 FCV101 DPT102 PT102 FCV102
4 - 20 mA
E/S
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IMPORTANTE:
DSC: Sistema de controle digital 
distribuído
Os protocolos de E/S são proprietários
Centraliza-se as informações dos 
controladores somente, ou seja, 
telemetria.
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Segmentos de Mercado
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Redes de Comunicação Digital
REDE DEREDE DE
 CAMPO CAMPO
REDE DEREDE DE
 CONTROLE CONTROLE
A outros níveisA outros níveis
REDE DEREDE DE
GERENCIAMENTO GERENCIAMENTO 
Rede de ControleRede de Controle
SupervisãoSupervisão
Banco deBanco de
 Dados Dados
Rede de PlantaRede de Planta
Rede deRede de
CampoCampo
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Rede em Fibra Ótica Redundante
Salas de Controle atuais
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Conceitos em Redes Industriais
• A automação industrial vem há vários anos tentando substituir o 
velho padrão de corrente 4-20mA, por um sistema de 
comunicação serial (digital);
• As redes industriais apresentam como grande vantagem a 
redução significativa de cabos de controle e seus acessórios 
(bandejamento, leitos, eletrodutos, conectores, painéis, etc) que 
interligam os elementos de campo ao sistema controlador;
• A redução também é muito significativa no projeto e na 
instalação, pois com menos cabos, diminui-se o tempo de projeto 
e dos detalhes de encaminhamento dos cabos.
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Conceitos em Redes Industriais
• Na instalação inicial o tempo também é reduzido na mesma 
proporção, pois menos cabos serão lançados e painéis de 
rearranjo não serão mais necessários e menos conexões 
serão realizadas;
• Do ponto de vista da manutenção, ganha-se à medida que o 
sistema fornece mais informações de status e diagnósticos, 
mas por outro lado requer-se pessoal mais qualificado e 
treinado para compreender e utilizar os recursos disponíveis.
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• Existe também uma tendência de todos os dispositivos serem 
inteligentes e poderem se comunicar com a rede, 
principalmente devido a crescente redução dos custos dos 
componentes microcontrolados;
• Por outro lado nem sempre há distribuição total da 
inteligência nos elementos básicos tais como: sensores, 
chaves, sinaleiros, relés, etc; 
• Pode-se ainda optar por módulos E/S inteligentes que 
concentram as informações de vários elementos básicos 
principalmente de E/S digitais reduzindo o tráfico na rede.
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Tradicional:
Cada dispositivo é conectado
individualmente ao controlador
Tendência:
Dispositivos ligados em rede com o
controlador
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Conceitos em Redes Industriais
• Requisitos de comunicação fabril: 
- Compartilhamento de recursos;
- Gerenciamento da heterogeneidade;
- Gerenciamento de diferentes tipos de diálogo;
- Garantia de tempo de resposta médio ou máximo;
- Confiabilidade dos equipamentos e da informação;
- Conectividade e interoperabilidade;
- Evolução (update/upgrade) e Flexibilidade.
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• É necessário definir arquiteturas, topologias e protocolos 
apropriados para redes de comunicação industrial; 
• Redes do tipo ponto-a-ponto: centralização das funções 
de comunicação;
• Redes de difusão: possibilidade de descentralização da 
comunicação;
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Conceitos em Redes Industriais
• Idéia do final dos anos 70 e início 80: rede única para 
toda a fábrica;
• Idéia atual: não existe uma rede única que atende as 
necessidades de todas as atividades existentes em uma 
fábrica;
• Nas empresas modernas temos grande quantidade de 
computadores operando em diferentes setores;
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• Operação do conjunto será mais eficiente se 
estes computadores forem interconectados, 
permitindo:
– Possibilidade de compartilhar recursos;
– Possibilidade de troca de dados entre máquinas de 
forma simples e confortável para o operador;
– Vantagens gerais de sistemas distribuídos e 
downsizing atendidos; 
• Redes são muito importantes para a realização 
da filosofia CIM (Computer Integrated 
Manufacturing). 
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Os Níveis Hierárquicos de Integração Fabril
Administração
Corporativa
Planejamento
(Factory)
Área
(Shop)
Célula
(Cell)
Subsistema
(Subsystem)
Componente
(Component) S A S A S A S A
Enterprise
Network
Ethernet
Fieldbus,
Profibus,
DeviceNet
Sensorbus
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Características da comunicação em CIM
Vida útil e
tamanho
médio dos
dados
Tráfego
médio
Pacotes /
seg.
Tempo
ocioso entre
transmissões
Número
de
estações /
segmento
Administração Corporativa 
Planejamento
Área
Célula
Unidade (subsistema)
Componente
Custo
médio
de uma
estação
Hostilidade
do meio
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Conceitos em Redes Industriais
• Maioria das redes de comunicação existentes foram concebidas 
para automação de escritórios;
• Ambiente industrial tem características e necessidades que tornam 
redes para automação de escritórios mal adaptadas:
- Ambiente hostil para operação dos equipamentos (perturbações 
eletromagnéticas, elevadas temperaturas, sujeira, áreas de 
segurança intrínseca, etc.);
- Troca de informações se dá entre equipamentos e, às vezes, 
entre um operador e o equipamento;
- Tempos de resposta críticos;
- Segurança dos dados crítica;
- Grande quantidade de equipamentos podem estar conectados 
à rede acarretando alto custo de interconexão (críticidade).
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Características e Requisitos Básicos
das Redes Industriais
1 - Comportamento Temporal - Sistemas em Tempo Real;
2 – Confiabilidade;
3 - Requisitos do Meio Ambiente:
- Meios de Transmissão;
- Segurança Instrínsica
4 - Tipo de Mensagens e Volume de Informações;
5 – Conectividade / Interoperabilidade (Padronização).
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1- Comportamento Temporal
• Aplicações Industriais freqüentemente requerem sistemas de 
controle e supervisão com características em Tempo-Real;
• Em aplicações em tempo real, é importante poder determinar o 
comportamento temporal do sistema de comunicação;
• Mensagens em STR podem ter restrições temporais:
– Periódicas: tem que ser enviadas em intervalos conhecidos e 
fixos de tempo. Ex.: mensagens ligadas a malhas de controle.
– Esporádicas: mensagens sem período fixo, mas que tem 
intervalo de tempo mínimo entre duas emissões consecutivas. 
Ex.: pedidos de status, pedidos de emissão de relatórios.
– Aperiódicas: tem que ser enviadas a qualquer momento, sem 
período nem previsão. Ex.: alarmes em caso de falhas.
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Sistemas em Tempo-Real
• Um STR é um sistema computacional que deve reagir a estímulos 
(físicos ou lógicos), oriundos do ambiente dentro de intervalos de 
tempo impostos pelo próprio ambiente.;
• A correção não depende somente dos resultados lógicos obtidos, mas 
também do instante no qual são produzidos;
• A aplicação de modelos e padrões se fará necessária para a garantia 
do determinismo no controle de processos.
Sistema
a
Controlar
(Ambiente)
Sistema 
de
Controle
SENSOR
ATUADOR
INTERFACE
estímulo
resposta
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Arquitetura para Sistemas Tempo-Real
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M1
DL = 10
End. 01
M2
DL = 15
End. 02
M3
DL= 50
End. 03
M4
DL = 25
End. 04
M5
DL = 5
End. 05
• Mensagens pendentes em cada estação devem ser 
entregues a seu destino antes de um prazo limite 
(deadline) associado;
• Problema de comunicação tempo real: como definir 
concessão do direitos de acesso ao meio de forma a 
garantir que todas as mensagens sejam entregues 
antes de seu deadline ?
A Problemática da Comunicação em Tempo-Real
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• O protocolo MAC precisa garantir rápido acesso ao 
barramento para mensagens esporádicas de alta prioridade.
• O protocolo MAC deve atender mensagens periódicas com a 
maior eficiência possível, respeitando seus deadlines.
• O MAC deve ter comportamento determinista e, idealmente, 
permitir escalonamento ótimo global de mensagens.
• O LLC (Controle Lógico de Enlace) deve escalonar 
mensagens locais pendentes por deadline ou prioridade 
associada.
Comunicação em Tempo-Real
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Camada de Aplicação
Controle Lógico de enlace (LLC) 
Controle de Acesso ao Meio (MAC)
Camada Física
AP APSoftware
Aplicativo
Arquitetura do software de rede para 
Comunicação em Tempo Real 
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Classificação dos Protocolos MAC
• Alocação fixa: alocam o meio às estações por 
determinados intervalos de tempo, independentemente 
de haver ou não necessidade de acesso (ex.: TDMA = 
Time Division Multiple Access);
• Alocação aleatória: permitem acesso aleatório das 
estações ao meio (ex.: CSMA = Carrier Sense Multiple
Access). Em caso de envio simultâneo por mais de uma 
estação, ocorre uma colisão e as estações envolvidas 
tem que transmitir suas mensagens após a resolução do 
conflito resultante (protocolos de contenção);
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Classificação dos Protocolos MAC
• Alocação controlada: cada estação tem direito de 
acesso apenas quando de posse de uma permissão, 
que é entregue às estações segundo alguma seqüência 
predefinida (ex.: Token-Passing, Master-Slaves);
• Alocação por reserva: para poder usar o meio, as 
estações tem que reservar banda com antecedência, 
enviando pedidos a uma estação controladora durante 
um intervalo de tempo pré-destinado e este fim (ex.: 
CRMA = Cyclic Reservation Multiple Access);
• Híbridos: consistem de 2 ou mais das categorias 
anteriores.
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Classificação dos Protocolos MAC
• Classificação com relação ao comportamento temporal:
– protocolos deterministas: caracterizados pela 
possibilidade de definir um tempo limite para a 
entrega de uma dada mensagem (mesmo que 
somente em pior caso);
– protocolos não deterministas: tempo de entrega não 
determinável (aleatório ou probabilístico). 
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Protocolos MAC não deterministas
• CSMA 1-persistente, p-persistente e não persistente
- CSMA = Carrier Sense Multiple Access (Acesso Múltiplo por 
Detecção de portadora) : baseia-se no conceito de escuta do 
meio de transmissão para a seleção do direito de acesso a 
este;
- CSMA p-persistente: estação que quer enviar dados escuta 
meio. Se canal livre, envia quadro com probabilidade “p”. 
Senão, aguarda na escuta até que o meio esteja livre. Caso 
particular: p=1;
- CSMA não persistente: idem anterior, mas se canal ocupado, 
estação espera um período de tempo aleatório e escuta o 
canal novamente.
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CSMA persistente e não persistente
• CSMA 1-persistente: faz melhor uso da banda, mas tem 
grande chance de gerar colisões
• CSMA não persistente: faz pior uso da banda, mas tem 
menor probabilidade de gerar colisões
• CSMA p-persistente (p<1): compromisso entre as soluções 
anteriores.
tempo
np
P-p
1-p
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O protocolo CSMA/CD
• CSMA/CD = Carrier Sense Multiple Access with Collision
Detection:
- Se mais de uma estação está pronta para emitir uma 
mensagem com o meio livre, gera-se uma colisão; 
- A primeira estação que detectar a colisão interrompe a 
transmissão, reiniciando-a após um tempo aleatório => 
improvável ocorrência de nova colisão.
emissor
emissor receptor
emissor
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O protocolo CSMA/CD
• Métodos de acesso CSMA convencionais: tempo de 
reação não pode ser exatamente determinado (não 
determinismo);
• Não se sabe de antemão:
– se haverá colisões; 
– quantas colisões seguidas podem ocorrer; 
– o tempo (aleatório) de espera em caso de colisão.
• Tempo de espera é randomizado segundo algoritmo 
BEB (Binary Exponential Backoff).
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Probabilidade 
de colisão
Tráfego x número 
estações
CSMA/CD
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Protocolos MAC Deterministas
- Métodos de acesso deterministas: tem tempo de 
resposta limitado e determinável (ao menos pior caso).
- Podem ser classificados em:
- Métodos com comando centralizado (ex.: Mestre-
Escravos, árbitro de barramento); 
- Métodos com comando distribuído (ex.: Token-
Passing, variantes deterministas do CSMA).
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escravo escravo escravo escravo
Comando Centralizado: Mestre-escravos
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receptor
emissorficha
Comando Distribuído: Token-bus
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Estação
Interface
p/ anel
anel unidirecional
TAP
Token
Comando Distribuído: Token-Ring
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Comando Distribuído: Forcing Headers
- Variante determinista de CSMA (CSMA/NBA = CSMA 
with Nondestructive Bitwise Arbitration);
- Estações enviam bit a bit um identificador da mensagem, 
que define prioridade da mesma; 
- Cada mensagem tem que ter prioridade diferente das 
demais;
- Se todos os bits do identificador são 0, prioridade 
máxima;
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Comando Distribuído: Forcing Headers
- Camada física executa AND sobre cada bit enviado ao 
barramento (Collision Detection ativada ao enviar um 1 e 
desativada ao enviar um 0);
- Transmissão interrompida quando um 1 é enviado e 
ocorrer colisão (0 é lido);
- Se o identificador é transmitido até o fim sem colisão, o 
restante da mensagem é enviado.
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100 dados
000 dados 001 dados 010 dados 011 dados
Frame a enviar
Nó 4
Nó 0 Nó 1 Nó 2 Nó 3
Header do frame
Comando Distribuído: Forcing Headers
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Comando Distribuído: Forcing Headers
• Para evitar o monopólio do meio pelo nó gerador de mensagem 
de alta prioridade, espaços entre quadros são preenchidos por 
um campo de bits em 1 inserido no final de cada quadro; 
• O barramento só é considerado livre para o mesmo nó enviar 
nova mensagem, após ter detectado que o espaço inter-frames
não foi interrompido por um bit em 0; 
• A estação possuidora da mensagem de alta prioridade terá que 
esperar ao menos o envio de uma mensagem de prioridade 
menor para tomar o barramento para si novamente.
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Comando Distribuído: Comprimento De 
Preâmbulo
• Variante determinista de CSMA/CD;
• A cada mensagem é associado um preâmbulo com 
comprimento diferente, que é transmitido com CD 
desativada; 
• Após o término de envio do preâmbulo, o CD é
reativado;
• Se há colisão, existe outra mensagem mais prioritária 
sendo enviada e a estação fica a espera de meio livre.
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Frame a enviar
Nó 4
Nó 0 Nó 1 Nó 2 Nó 3
Preâmbulo do frame
Comando Distribuído: Comprimento De 
Preâmbulo
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Mensagem do nó 4
Mensagem do nó 3
Mensagem do nó 2
Mensagem do nó 1
Mensagem do nó 0
Instantes de inicio de detecção de colisão em cada estação
Comando Distribuído: Comprimento de Preâmbulo
1 Sem. /2011 Redes Industriais• Um dos requisitos de uma rede é a possibilidade de acesso 
múltiplo ao bus, ou seja, vários nós podem ler do bus ao 
mesmo tempo mas, para evitar colisões (dois ou mais nós a 
enviar ao mesmo tempo uma mensagem diferente, o que 
resultaria numa mensagem inválida), é preciso um 
mecanismo de prioridades;
• O mecanismo utilizado é o Carrier Sense Multiple
Access/Deterministic Collision Resolution (CSMA/DCR);
Comando Distribuído: CSMA/DCR
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Comando Distribuído: CSMA/DCR
• Cada mensagem leva consigo um identificador, uma 
identidade que é atribuída pelo nó. Quando o bus está
em estado de espera (idle), vários nós podem iniciar as 
suas transmissões ao mesmo tempo;
• Cada nó lê do bus os bits enviados e compara seus 
valores. Caso o bit que o nó tenha tentado escrever seja 
recessivo (1), será lido do bus um bit recessivo, se e 
somente se, todos os nós que estão transmitindo 
naquele momento estiverem enviando um bit recessivo;
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Comando Distribuído: CSMA/DCR
• Durante a transmissão do identificador da mensagem, o 
algoritmo CSMA/DCR decide de forma unívoca, não 
destrutiva e sem atrasos ou retransmissões quem 
transmite ou não a mensagem;
• No funcionamento do algoritmo CSMA/DCR em que n 
nós tentam escrever no bus, e assumindo que todos 
tentam enviar mensagens diferentes, n-1 nós vão 
desistir de transmitir a mensagem para que o nó
restante possa transmitir a dele;
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Comando Distribuído: CSMA/DCR
• Depois da transmissão da mensagem do nó que 
“ganhou” o bus, os outros nós tentam novamente 
transmitir as suas mensagens;
• Com a utilização do algoritmo CSMA/DCR, é possível 
estabelecer ordens de prioridade nas mensagens, 
porque estas têm identificadores programáveis;
• A figura a seguir mostra um exemplo de funcionamento 
do algoritmo CSMA/DCR;
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Comando Distribuído: CSMA/DCR
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Comando Distribuído: CSMA/DCR
• O caso descrito mostra três nós (1,k,n) que tentam 
enviar uma mensagem em certo momento;
• No bit 7, o nó 1 percebe que enviou um bit recessivo 
mas leu do bus um bit dominante e desiste de enviar a 
sua mensagem – fica em modo de escuta apenas;
• No bit 3, o nó n também entende que enviou um bit 
recessivo mas leu um bit dominante. Também este nó
desiste de transmitir a mensagem. Desta forma, o nó k 
prevalece e transmite a sua mensagem.
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2 - Confiabilidade
• Em aplicações industriais, erro de 1 bit pode ter 
conseqüências desastrosas; 
• Para aumentar confiabilidade, enlace usa teste cíclico de 
redundância (CRC - Cyclic Redundancy Check) sobre 
quadros (técnica polinomial); 
• Em sistemas que necessitem de uma operação contínua, 
pode ser utilizado um meio de transmissão e estações 
redundantes;
• Recomenda-se usar cabos blindados em ambientes com 
fortes campos magnéticos;
• Uso crescente de fibra óptica.
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3 - Requisitos do Meio Ambiente
• Perturbações eletromagnéticas requerem escolha adequada 
do meio de transmissão;
– Fontes: acionamentos de motores elétricos de grande 
porte, fontes chaveadas, estações de solda, conversores 
estáticos, etc.
Par trançado (assíncrono)
Par trançado (síncrono)
Cabo coaxial
Fibra Ótica Custos
Sensibili-
dade à
pertur-
Taxa
de
transmissão
Distância
bações
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Meios De Transmissão
• Cabo coaxial:
- Boas características elétricas.
- Requer resistências terminais.
- Conectores BNC fáceis de abrir.
• Par trançado:
- Usualmente usado com HUB/Switcher
- Atualmente solução mais usada para chão fábrica.
- UTP (Unshielded Twisted Pair) CAT-5 / STP 
(Shielded Twisted Pair).
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Meios De Transmissão
• Fibra Óptica:
- Ótimo para rejeitar perturbações eletromagnéticas.
- Dificuldade de realizar topologia em barramento
(bus): derivações ativas x passivas.
- Mais usado em topologias ponto a ponto: anel, 
estrela, árvore.
- Aplicações envolvendo HUB e Switch.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Meios De Transmissão
• Fibra Óptica:
- Ótimo para rejeitar perturbações eletromagnéticas.
- Dificuldade de realizar topologia em barramento
(bus): derivações ativas x passivas.
- Mais usado em topologias ponto a ponto: anel, 
estrela, árvore.
- Aplicações envolvendo HUB e Switch.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Áreas de Risco (Segurança Intrínsica)
• Sujeitas a incêndio, explosão;
• Presença de líquidos ou gases inflamáveis/explosivos;
• Não pode haver faiscamento;
• Freqüência de sinais elétricos limitada;
• Modelo de Entidade baseado em valores (cálculo) de 
Tensão, Corrente, Potência, Capacitância, Indutância e 
nas características e Resistência dos Cabos; 
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Áreas de Risco (Segurança Intrínsica)
• Modelo FISCO (Fieldbus Intrinsically Safe Concept): 
desenvolvido na Alemanha pelo PTB (Physikalisch
Technische Bundesanstalt);
• Reconhecido mundialmente como modelo básico para 
operação de redes em áreas de risco de explosão ou 
incêndio. 
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Áreas de Risco (Segurança Intrínsica)
• Princípios de transmissão segundo modelo FISCO:
– Cada segmento possui uma única fonte de alimentação;
– Não se alimenta o barramento enquanto uma estação está
enviando;
– Cada dispositivo de campo consome uma corrente constante 
de pelo menos 10 mA e que alimenta o dispositivo; 
– Os dispositivos de campo funcionam como uma carga 
passiva de corrente;
– Existe uma terminação passiva em ambos os extremos da 
rede;
– Topologias permitidas: linear, em árvore e em estrela.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Áreas de Risco (Segurança Intrínsica)
• Norma IEC 1158-2 para camada física: 
– Transmissão de dados: digital, bit - síncrona, Manchester; 
– Taxa de transmissão: 31,25 kbit/s, modo voltagem;
– Cabo: STP com 2 fios; 
– Alimentação remota: opcional, via linhas de dados;
– Classes de proteção contra explosão: Intrinsically safe 
(EEx ia/ib) e encapsulation (EEx d/m/p/q);
– Topologias: linha e árvore ou uma combinação; 
– Numero de estações: até 32 estações por segmento, 
máximo de 126 com 4 repetidores.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Tipo de Mensagens e Volume de Informações
• Níveis hierárquicos superiores: 
- mensagens grandes (KByte); 
- podem ter tempos de transmissão longos (seg. até min.); 
- longos intervalos entre transmissões. 
• Aplicações mais próximas ao processo: mensagens curtas:
- ligar ou desligar uma unidade = 1 bit ;
- fazer leitura de um sensor / medidor = 8 Bytes ;
- alterar o estado de um atuador = 8 Bytes ;
- verificar o estado de uma chave ou relê = 1 bit .
• Requisitos: taxa de transmissão de dados não muito elevada; 
taxa de ocupação do barramento elevada (grande número de 
pequenos pacotes a serem transmitidos); tempo de entrega 
conhecido.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Conectividade / Interoperabilidade
(Padronização)
• Verifica-se a necessidade de uma especificação de redes 
locais para aplicações industriais diferente daquela adotada 
em automação de escritório; 
• Já existem diversas redes proprietárias para ambiente fabril, 
mas não permitem a interligação de equipamentos de outros 
fabricantes; 
• Maior entrave à conectividade e interoperabilidade: não 
padronização das interfaces e protocolos de comunicação;
• Grandes esforços tem sido despendidos para solucionar 
estes problemas (padronização de projetos).
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Redes Industriais
Aula 2
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolos Industriais
• Durante a década de 50 foram introduzidos os conceitos 
de transmissão de dados ou informaçõesrepresentadas 
por sinais analógicos de 4-20mA que passaram a 
emular os sinais 3-15psi em uso;
• Nos anos 80 surgiu a transmissão digital de dados, e o 
uso de microprocessadores implementando os 
chamados protocolos de comunicação de redes;
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolos Industriais
• Atualmente, devido a seu grande avanço tecnológico, as redes 
de automação são largamente utilizadas, apresentando 
vantagens em relação a sistema convencionais de cabeamento: 
diminuição da afiação, facilidade na manutenção, flexibilidade 
na configuração da rede e, principalmente, diagnóstico dos 
dispositivos;
• Alem disso, por usarem protocolos de comunicação digitais 
padronizados, essas redes possibilitam a integração de 
equipamentos de vários fabricantes distintos. Tais sistemas 
dizem-se abertos, e são uma tendência em todas as áreas da 
tecnologia devido a sua flexibilidade e capacidade de expansão;
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Categorias dos Protocolos de Campo
• Nível Baixo: conecta equipamentos simples e pequenos 
diretamente à rede;
• Os equipamentos deste tipo de rede necessitam de 
comunicação rápida em níveis discretos e são 
tipicamente sensores e atuadores de baixo custo;
• Estas redes não almejam cobrir grandes distâncias, 
sendo sua principal preocupação manter os custos de 
conexão tão baixos quanto for possível;
• Exemplos típicos de rede sensorbus incluem Seriplex, 
AS-i e INTERBUS Loop.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Categorias dos Protocolos de Campo
• Nível Médio: Pode cobrir distâncias de até 500 m;
• Os equipamentos conectados a esta rede terão mais pontos 
discretos, alguns dados analógicos ou uma mistura de 
ambos;
• Além disso, algumas destas redes permitem a transferência 
de seis blocos em uma menor prioridade comparados aos 
dados no formato de bytes;
• Esta rede tem os mesmos requisitos de transferência rápida 
de dados da rede de sensorbus, mas consegue gerenciar 
mais equipamentos e dados;
• Alguns exemplos de redes deste tipo são CAN, DeviceNet, 
PROFIBUS-DP, LONWorks, Modbus e INTERBUS-S.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Categorias dos Protocolos de Campo
• Nível Alto: dados no formato de pacotes de mensagens, a 
rede se interliga aos equipamentos de I/O mais inteligentes e 
pode cobrir distâncias maiores;
• Os equipamentos acoplados à rede possuem inteligência 
para desempenhar funções específicas de controle tais como 
loops PID, controle de fluxo de informações e processos;
• Os tempos de transferência podem ser longos, mas a rede 
deve ser capaz de comunicar-se por vários tipos de dados 
(discreto, analógico, parâmetros, programas e informações 
do usuário);
• Exemplos: 4-20mA/HART, Wireless HART, Foundation 
Fieldbus e PROFIBUS-PA.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Sensorbus
• Seriplex
• AS-i
• INTERBUS Loop
Devicebus
• CAN
• DeviceNet
• PROFIBUS-DP
• LONWorks
• Modbus
• Interbus-S
Fieldbus
• 4-20mA/HART
• Wireless HART
• Foundation Fieldbus
• PROFIBUS-PA
Quantidade
de
Dados
Tipos de Controle
Controle
Processos
Controle
Lógico
Menor
bit
Médio
byte
Maior
bloco
Equipamentos Simples Equipamentos Complexos
Controle
Processos
Com 
Diagnóstico
1 Sem. /2011 Redes Industriais
E o Ethernet ???
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo 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 nos mais 
variados segmentos (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.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo Ethernet Industrial
• 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;
• A technologia Ethernet (padrão IEEE 802.3 
utiliza a camada Física (1) e Enlace (2) do 
modelo OSI, conforme a figura ao lado; 
Níveis não 
definidos
TCP/IP
IP
Ethernet
1
3
5
4
6
7
2
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo Ethernet Industrial
• As velocidades da rede evoluíram de 10 Mbps para 100 
Mbps, e deverão alcançar em breve a taxa de 1 Gbps de 
acordo ao IEEE802.3z ou Gigabit Ethernet;
• Devido às dificuldades apresentadas no tratamento de 
colisões (determinismo), esta rede é indicada para 
pacotes de informação de gerenciamento, deixando o 
nível de células para outros protocolos (FF, Profibus, 
DeviceNet, etc);
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo Ethernet Industrial
• A Ethernet Industrial difere da Corporativa em alguns 
aspectos:
– Não definição das camadas mais altas;
– Formato de frame diferenciado:
• TPID – tag protocol identifier;
• TCI – tag control information;
• CFI – canonical format indication
Preâmbulo
(7 Bytes)
SFD
(1 Bytes)
MAC Dest
(6 Bytes)
MAC Orig
(6 Bytes)
TAG
(4 Bytes)
Dados / PAD
(46 a 1500 Bytes)
FCS
(4 Bytes)
COMP/TIPO
(2 Bytes)
TPID TCI
Tag Protocol ID
16 bits
Prior. do Usuário
3 bits
CFI
1 bit
VLAN ID
12 bits
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo Ethernet Industrial
– Temperatura de funcionamento, conectores, tipos de 
cabos, encapsulamento e tensão de alimentação, 
conforme tabela abaixo:
Itens Produtos para 
Ethernet Comercial
Produtos para 
Ethernet Industrial
Temp. Operação 5C a 40C 0C a 60C
Placa multi layer e 
imunidade a ruído
Não Sim
Conectores RJ-45 DB9, RJ45 e Fibra 
ÓticaRedundância Não Sim
Encapsul. Ind. Não Sim
Alimentação 110 Vac 24 Vdc
Compat. até 10 anos Não Sim
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo Ethernet Industrial
• A Ethernet possui importantes característcas que são 
significativas para várias aplicações:
– Rápido startup graças a simplicidade de conexão;
– Alto grau de flexibilidade, expansão e performance, já
(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.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Serviços TCP/IP Disponíveis
• Entre os serviços disponíveis ao TCP/IP, destacam-se:
– HTTP (Hypertext Transport Protocol): trata-se de um 
grupo de regras que controla a troca de arquivos na 
internet. Em automação este serviço funciona nos 
dispositivos com servidores WEB que permite a 
manutenção e o diagnostico dos produtos alocados 
na rede através de um navegador padrão;
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Serviços TCP/IP Disponíveis
– DHCP ("Dynamic Host Configuration Protocol" ou 
"protocolo de configuração dinâmica de endereços de 
rede") permite que todos os micros da rede recebam 
suas configurações de rede automaticamente a partir 
de um servidor central, sem que você precise
ficar configurando os endereços manualmente em 
cada um;
– SNMP (Simple Network Management Protocol): todos 
os equipamentos com esse serviço podem ser 
monitorados por um software-padrão, permitindo seu 
diagnostico e analise de desempenho;
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Serviços TCP/IP Disponíveis
• Virtual LAN: Permite suporte de segurança e isolação 
por segmentação virtual dos dados do chão de fábrica 
que são enviados de outros componentes e usuários;
• Fast Spanning Tree: Este protocolo permite uma rápida 
convergência da rede. Se ocorrer um defeito em algum 
nó da rede, o link redundante alternativoassumirá
automaticamente a comunicação. Assim, as redes são 
comutadas de forma muito veloz e os nós se tornam 
disponíveis em menos de um segundo. 
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Serviços TCP/IP Disponíveis
– OPC (OLE for Process Control): é uma especificação 
técnica não proprietária que define um conjunto de 
interfaces padrão baseadas na tecnologia 
OLE/DCOM da Microsoft;
– O OPC cria um ambiente ininterrupto entre as 
aplicações de automação e controle, bem como 
sistemas e componentes de campo e aplicações do 
nível administrativo.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Vantagens do Ethernet
• 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;
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Vantagens do Ethernet
• 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;
• Aplicação como “BACKBONE” das arquiteruras de controle 
digital em aplicação;
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Desvantagens para o padrão de campo:
• 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;
• Dificuldades de sincronismo no nível de ms;
• Falta de solução para segurança intrínseca.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Desvantagens para o padrão de campo:
• 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;
• A configuração de um sistema deve levar em 
consideração:
– Para baixar a probabilidade de atrasos, o tráfego 
deve ser mantido significativamente inferior aos 
limites teóricos, evitando as possíveis colisões;
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Desvantagens para o padrão de campo:
– 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.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Desvantagens para o padrão de campo:
• Outros problemas associados:
– Geração de Runts – pacotes de dados muito 
pequenos, que violam as regras da Ethernet, 
originados na rede;
– Broadcast Storm – difusão de grande quantidade de 
pacotes do tipo broadcast em um curto espaço de 
tempo, que podem ser melhorados em sua maioria 
pelo seccionamento da rede em grupos menores.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Barramento de Campo SERIPLEX
• Difundido pela Schneider Electric durante os anos 90;
• Cerca de 2.500 instalações e 1 milhão de nós instalados;
• Aplicado em configurações:
– Mestre - Escravo a 4 fios;
– Ponto a ponto (sem mestre);
– Distâncias de 1650m (5000 pés);
– Tempo de varredura menores que 1 ms;
– Endereços definidos pelo mestre ou por programação;
– 32 funções lógicas embutidas;
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Aplicações SERIPLEX
• Apoio a módulos Mestres de Barramento:
− (PLCs, Acopladores e Gateways);
• Botoeiras, Partida de Motores, Banco de Indicações;
• Módulos de Interface para acionamento rápido;
• Indutores de Proximidade, Detectores Fotoelétricos;
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Barramento de Campo SERIPLEX
• Topologia:
– Estrela, árvore, anel ou barramento;
– Distâncias de até 1500m;
– Até 510 dispositivos;
• Comunicação e alimentação (24V) em um mesmo 
cabo com 4 fios;
• Comunicação direta com PLC ou Gateway ou sem 
mestre.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Barramento de Campo SERIPLEX
• O Barramento Seriplex é um concorrente direto do AS-i
e Interbus-Loop com possibilidade de manipular maiores 
quantidades de dados (até 64 bits por elemento);
• Na configuração mestre-escravo há um controlador na 
rede único capaz de determinar mudanças nas saídas 
dos dispositivos da rede;
• Na configuração ponto a ponto os nós enviam as suas 
informações a todos os outros elementos da rede;
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Barramento de Campo SERIPLEX
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Barramento de Campo SERIPLEX
• Cada dispositivo em uma rede Seriplex contém um 
CHIP Seriplex onde é configurado um endereço de 3 
dígitos entre 001 e 255 usando um terminal portátil de 
configuração hand-held;
• O dispositivo é conectado ao cabo blindado com 4 
condutores. O cabo fornece alimentação CC ao 
dispositivo e também fornece uma linha de clock
(sincronização).
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Barramento de Campo SERIPLEX
• Um CLP é geralmente usado e contém o módulo de 
sincronização assim como a fonte de alimentação CC, 
contudo estas funções são disponíveis 
independentemente de um CLP;
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo INTERBUS - S
• O Interbus-S foi desenvolvido na Alemanha pela empresa 
Phoenix Contact em 1987;
• O Interbus-S foi concebido para integração de sensores e 
atuadores a um elemento de tomada de decisão (CLP, 
CNC, etc.), envolvendo controle determinístico e 
velocidade otimizada; 
• O INTERBUS é utilizado em mais de 10 milhões de nós 
instalados e possui mais de 600 fabricantes em todo o 
mundo; 
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo INTERBUS - S
• O elemento de tomada de decisão (PLC) opera como 
estação mestre;
• Sensores e atuadores formam as estações escravas 
que executam operações de entrada/saída;
• Interbus-S adotou a comunicação EIA-485 e topologia 
em anel; 
• O mestre monta um quadro único contendo campos 
reservados para cada um dos escravos; 
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo INTERBUS - S
• O mestre preenche o campo reservado àquele escravo 
com os dados de processo ou parâmetros a enviar; 
• O quadro então é enviado ao primeiro escravo no anel; 
• O primeiro escravo reconhece no quadro o início de sua 
janela de dados e verifica o conteúdo somente do 
campo reservado a ele; 
• O escravo lê a informação contida no seu campo 
reservado e substitui o conteúdo do campo pelos dados 
de resposta; 
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo INTERBUS - S
• Em seguida, o primeiro escravo envia o quadro 
completo para o próximo escravo no anel; 
• O processo se repete até que o quadro tenha percorrido 
todos os escravos do anel e retornado ao mestre;
• Este processo também é conhecido como shift register;
• O tempo que o quadro somado leva para percorrer o 
anel (ciclo de varredura), depende do número de 
escravos e é determinista; 
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo INTERBUS - S
• Analogia pode ser feita com um trem (quadro somado) 
que pára em diversas estações (escravos), deixando 
alguns passageiros e pegando outros. 
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo INTERBUS - S
• O número máximo de entradas e saídas suportadas pelo 
Interbus-S é de 4096, que podem ser varridas em 7.2 
ms; 
• As distância entre estações consecutivas no anel podem 
chegar a 400 metros, expansíveis até 13km com 
acopladores e sem repetidores;• Número máximo de 256 estações por barramento
remoto e 512 no total, conforme diagrama anexo; 
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo INTERBUS - S
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo INTERBUS - S
• As informações que o mestre envia para os escravos 
podem ser:
– Dados de processo: comandos a executar ou valores 
a colocar em uma saída (sujeitos à restrições de 
tempo real);
– Parâmetros de configuração do escravo (sem 
restrições de tempo) enviados em time slots
reservados no quadro somado.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo INTERBUS - S
• A camada de Aplicação define serviços PMS (Peripherals
Message Services), que incluem:
– gerenciamento de conexões;
– identificação e verificação de status;
– gerenciamento de objetos;
– acesso a variáveis (read, write, update, etc.);
– gerenciamento de programas (dowload, upload, start, 
stop, resume, etc.);
• Organizações de empresas (DRIVECOM e ENCON) 
ocupadas em definir padrões de utilização e configuração 
para INTERBUS-S;
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo INTERBUS - S
• O protoco INTERBUS é baseado no modelo OSI por
razões de eficiência, utilizando as camadas de aplicação
1, 2, e 7. Certas funções das camadas de 3 a 6, foram
também incluídas na camada de aplicação 7.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Configuração Rede INTERBUS-S
• O dado de processo é transmitido de forma acíclica em 
tempo real, enquanto dados de parametrização são 
atualizados de forma acíclica em volumes maiores de 
dados como ou quando necessário.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Aplicações INTERBUS-S
• Seu campo tradicional de aplicação é a indústria automotiva 
indústria, mas o INTERBUS está cada vez mais sendo usado 
como uma solução de automação de outros processos como:
– Transporte de Materiais via esteira;
– Indústria de papel e impressão;
– Alimentícia & Bebidas;
– Automação predial, Sistemas da segurança 
– Indústria de transformação da madeira;
– Montagem Robótica, Sistemas de aquecimento, ventilação 
e ar condicionado;
– Iluminação de rua e controles públicos, etc.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Aplicações INTERBUS-S
• Para aplicações em condições ambientais críticas ou 
ambientes que estão sujeitos a interferência eletromagnética, 
o cabo serial INTERBUS pode ser substituído por fibras
ópticas;
• Dependendo dos requisitos, os usuários podem utilizar 
aplicações envolvendo cabo de cobre ou transmissão via 
fibra óptica, sem ter de fazer quaisquer mudanças na 
topologia da rede ou sistema de estrutura;
•
Ambos os meios de transmissão podem ser combinados, 
conforme desejado na rede e sem restrições;
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Aplicações INTERBUS-S
• Distribuição de Potência…
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Aplicações INTERBUS-S
• Controle de Moagem... 
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Aplicações INTERBUS-S
• Mudança de Processo Alternativo em Centro de 
Usinagem...
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo INTERBUS Loop
• Em 1995 houve o desenvolvimento de INTERBUS Loop, 
também conhecido como o loop de sensor – barramento
de instalação local), como extensão lógica do INTERBUS 
para a conexão direta de sensores e atuadores, através 
de cabo a dois fios;
• A tecnologia, INTERBUS Loop (loop sensor, IP 65), 
oferece uma método físico de transmissão onde os 
dispositivos individualmente serão conectados através de 
um cabo a 2 fios sem blindagem em forma de anel e onde 
a alimentação de 24 V para até 32 dispositivos também é
fornecida através do cabo. 
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo INTERBUS Loop
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo INTERBUS Loop
• Os dados são transmitidos como sinais de corrente, que 
têm um maior nível de imunidade a interferências do que 
os sinais de tensão normalmente utilizados;
• Os dados a serem transmitidos são modulados utilizando o 
código Manchester na tensão de alimentação de 24 V;
• As características físicas do barramento são convertidas 
por um módulo terminal adequado, que pode ser 
conectado ao anel INTERBUS em qualquer ponto do 
segmento remoto. 
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo INTERBUS Loop
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo CAN - Control Area Network
• Rede CAN (Controller Area Network) desenvolvida pela BOSCH em 
1984 com colaboração da Intel para integrar elementos inteligentes 
em veículos autônomos (eletrônica embarcada); 
• O CAN veio a ser posteriormente desenvolvido para a aquisição de 
dados de sensores discretos;
• Automóvel pode possuir mais de 200 microprocessadores: 
- Carburação eletrônica;
- Frenagem anti-bloqueante (ABS);
- Controle e supervisão da temperatura do óleo e do radiador, 
pressão de óleo de freio, etc;
- Ajuste automático de espelhos retrovisores, banco do motorista, 
etc. 
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo CAN - Control Area Network
• Em 1987 lançado chip 82526 (INTEL);
• A partir de 1991 outros fabricantes licenciados:
– Phillips/Signetics (chips 82C200, 87C592, 82CE598 e 
82C150).
– Motorola (chip 68HC05).
– NEC (chip 72005).
– Siemens, Thompson, National, Hitachi. 
• Cia CAN in Automation: entidade constituída de usuários e 
fabricantes de produtos para automação industrial baseados 
no protocolo. Até 1993, a Cia já tinha 64 associados fora da 
industria automobilística.
• CAN vendeu mais de 5 milhões de chips só em 1995.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo CAN - Control Area Network
• Camada física (padrão ISO/DIS 11898):
 Topologia: barramento ou estrela;
 Taxa de transmissão: 125 Kbps até 1 Mbps;
Comprimento máximo do barramento 40m com taxa 
de 1 Mbps e até 1Km com taxa de 125 Kbps;
Número máximo de nós: 64 dispositivos;
• A comunicação entre os dispositivos do barramento é
realizada em modo “Multi-Cast”, que consiste em 
identificar a mensagem enviada para o barramento com 
um identificador único de rede (os dispositivos não têm 
identificadores próprios);
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo CAN - Control Area Network
• Os outros dispositivos que estão à escuta, ao receberem 
a mensagem, verificam se a mensagem deve ser 
processada ou não através de um teste de aceitabilidade;
• O identificador (IDENTIFIER) é também responsável pela 
definição da prioridade da mensagem, ou seja, quanto 
menor for o seu valor numérico, maior será a prioridade 
da mensagem no barramento. O método utilizado para 
transmissão de mensagens é o CSMA/CD.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo CAN - Control Area Network
• Subcamada MAC:
 Método de acesso ao meio (Forcing Headers) com 
prioridades para mensagens;
• Subcamada LLC:
 Comprimento máximo dos quadros de dados: 8 
Bytes;
 Controle de erro por CRC de 16 bits.
• Camadas 3 até 6 do modelo OSI foram suprimidas.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo CAN - Control Area Network
• CSMA/NBA - Carrier Sense Multiple access with Non-
destructive Bitwise Arbitration (Forcing Headers);
• Qualquer nó pode acessar o meio se estiver livre; 
• NBA garante 100% de utilização do meio e priorização de 
mensagens baseada no identificador de 11 bits do frame;
• Abaixo vemos um frame CAN:
SOF - Start of Frame
EOF – End of Frame
CRC - Cyclic Redundancy Check (CRC 16)
ACK - Acknowledgment
CRC
A
C
K
E
O
F
S
O
F
11 bit 
IDENTIFIER Length 0 to 8 bytes Data
Arbitration
Field
Control
Field
Data Field
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo CAN - Control Area Network
• Como na Ethernet, cada nó tenta transmitir se o meio encontra-
se livre. Diferentemente de Ethernet, não há colisões;
• Se 2 ou mais nós iniciam transmissão simultânea, o conflito é
resolvido por arbitragem bit a bit usando o campo IDENTIFIER:
– “0” é dominante no fio sobre “1”(operação AND binária);
– Se um nó transmite “1”, mas escuta “0”, ele imediatamente 
pára a transmissão;
– O nó vencedor envia o resto da mensagem;
– Mecanismo garante que não se perde informações nem 
tempo;
• O valor do campo IDENTIFIER define prioridade durante 
arbitragem (IDENTIFIER mais baixo “vence”). Isto significa que 
dois frames não podem ter o mesmo IDENTIFIER.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
CAN – Exemplo de Arbitragem 
0 0 0 1 00000001 xxxx 11
E
O
F
10110110100 0
Nó 1 Transmite:
No meio:
0 0 0 1 00000001 xxxx 01
E
O
F
10110110100 0
Nó 2 Transmite:
0 10110111
Nó 2 perde arbitragem
e pára transmissão! 
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo CAN - Control Area Network
• Modelos de comunicação:
– Frame não contém campos específicos para endereço 
destino/origem;
– Campo IDENTIFIER pode conter endereço de uma 
estação, grupo de estações (multi-casting) ou mensagens 
a serem difundidas para todas as estações (broadcasting);
– Campo IDENTIFIER pode identificar o conteúdo da 
mensagem (dados), que é difundida para todas as 
estações;
• Gerador da mensagem: PRODUTOR;
• Estações interessadas no conteúdo da mensagem: 
CONSUMIDORES.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo CAN - Control Area Network
• A norma CAN não define especificação para a camada de 
Aplicação;
• Especificação para aplicações em automação:
 CMS (CAN Message Services): serviços de leitura e 
escrita de variáveis remotas e tratamento de eventos, 
baseados no MMS;
 NMT (Network Menagement): serviços de inicialização e 
gerenciamento da rede;
 DBT (Distributor): provê uma distribuição dinâmica de 
nomes definidos pelo usuário para identificar as 
mensagens.
• O sistema suporta até 2032 objetos, aos quais é associado 
um número de identificação único na aplicação. 
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo LonWorks
• Lonworks faz parte de um conjunto grande de protocolos 
e sistemas que são chamados de Fieldbus. Eles 
nasceram da necessidade de redução de custos e do 
aumento da qualidade em substituição ao modelo 4-20mA 
em uso desde os anos 60;
• A plataforma é construída em um protocolo de baixa 
largura de banda criado pela Echelon (USA) na década de 
90 para dispositivos de controle para funcionar sobre par 
trançado, transmissão de dados sobre a rede elétrica, 
cabo par trançado, fibras óticas e rádio frquência
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo LonWorks
• É muito popular para automação de varias funções 
prediais como a iluminação, ar condicionado e 
climatização (HVAC);
• Em 1999 o protocolo de comunicações (conhecido então 
como LonTalk) foi submetido ao ANSI (American National 
Standards Intitute) e este aceitou-o como um padrão para 
redes de controle;
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Sistema de controle HVAC surge do termo em inglês
"Heating, Ventilation and Air Conditioning", o termo é
relacionado a sistemas que utilizam estas técnicas. 
"calefação, ventilação e ar condicionado".
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo LonWorks
• O protocolo é também uma derivação do padrão 
BACnet para a automatização de edifícios;
• De acordo com estatísticas da Echelon Corporation, já
existem aproximadamente 60 milhões de dispositivos 
instalados com a tecnologia Lonworks;
• Os fabricantes de uma variedade de áreas, incluindo 
construção civil, transportes, utilidades, automação 
industrial, adotaram o Lonworks como padrão;
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo LonWorks
• A tecnologia LonWorks possui um protocolo chamado 
LonTalk que implementa as sete camadas do modelo 
OSI - Modelo de Referência para Interconexão de 
Sistemas Abertos e possui mecanismos que impedem a 
modificação acidental ou intencional;
• Inclui ainda, outras características tais como: funções de 
reconhecimento, comunicação, prioridade na 
transmissão, detecção de mensagens duplicadas, 
evitam colisões, retransmissão automática, detecção e 
correcção de erros, padronização e identificação do tipo 
de dados;
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo LonWorks
• O protocolo prevê dois tipos de camadas físicas, as redes 
dedicadas por par trançado ou mesmo fibra ótica e a 
comunicação por linha de energia;
• Quando baseada em rede dedicada, opera em 78kbit/s 
usando codificação Manchester enquanto a versão 
utilizando a linha de energia, opera em 5.4kbit/s ou 
3.6kbit/s;
• A plataforma Lonworks é aberta permitindo sua integração 
com redes TCP/IP, internet e implementação em 
processadores de mercado (solution provider);
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo LonWorks
• Isto significa que aplicações que requerem 
processadores de 16 ou 32 bits não necessitam mais de 
programa de interface para o microprocessador.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo LonWorks
• Camada de enlace:
– subcamada MAC: CSMA preditivo p-persistente com 
detecção de colisão e atribuição de prioridades às 
mensagens (comportamento preditivo quando é usado 
serviço com reconhecimento)
– subcamada LLC: serviços sem conexão (com ou sem 
reconhecimento) e oferece funções de montagem de 
quadros e checagem de erros com CRC.
• Elementos para interconexão de subredes LON: 
– roteadores
– pontes 
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Aplicações usando o Lonworks
• Linhas de montagem 
• Fabricação de semicondutores 
• Controle de iluminação 
• Controle e gerencia de Energia 
• Sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado 
• Sistemas da segurança 
• Automação residencial 
• Controles de dispositivos genéricos 
• Iluminação de rua e controles públicos 
• Controle da estação de Petróleo 
• Controle de freios em trens de carga 
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Aplicações usando Lonworks
• Existem mais de 1 milhão de nós instalados nos USA em 
aplicações tais como:
– Controle de iluminação e controle de eletrodomésticos, 
Termostatos e sistemas HVAC
– Sensores de presença, luminosidade e segurança em 
geral; 
– Equipamentos de áudio e vídeo (por exemplo, Home
Theaters);
– Gerenciamento de energia; 
– Controle otimizado de elevadores; 
– Subsistemas de água e gás (válvulas, sensores de nível e 
outros componentes), etc.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
HART - Histórico
1. Sistema 4 a 20mA
4 a 20mA
Se Resistor = 250Ω, a tensão variará de 1 a 5V
para corrente entre 4 a 20mA
Comporta-se como uma
Fonte de corrente.
Programador Portátil
(Handheld)
2. Sistema 4 a 20mA e
digital proprietário
4 a 20mA
3. Sistema HART
Programador Portátil
(Handheld)
4 a 20mA
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Antigamente o controle de processo era feito
com sistemas analógicos: pneumático e 
corrente – 4 a 20mA. Com o barateamento dos 
microcontroladores e memórias, o sistema 4 a 
20mA começou a ser substituído pelos sistemas
híbridos proprietários (4 a 20mA e com 
protocolo de comunicação digital proprietário). 
Tais sistemas não eram interoperáveis e 
prendiam o cliente nas mãos das empresas
devenvolvedoras do protocolo. 
1 Sem. /2011 Redes Industriais
O HART, embora híbrido, foi adotado por várias empresas e tornou-se uma
referência de protocolo simples e robusto e interoperável. A HART 
Communication Foundation foi criada em 1993. 
A rede HART é a malha de controle!
>> Limitações dos equipamentos analógicos:
a) Imprecisões no controle de loop fechado
– Muitas conversões D/A e A/D desnecessárias
b) Nenhuma verificação (check) de integridade do sinal
– Loops de terra e variação na impedância da fiação podem, por
exemplo, influenciar no sinal de controle
c) Potência limitada (corrente operação < 4mA)
– Limita o nível de sofisticação dos equipamentos
d) Risco da existência de faixas não casadas
e) Operam limitados à determinadas faixas de trabalho
– Desperdiçam-se informaçõesdos sensores fora da faixa calibrada
f) Equipamentos simples e pouco inovadores
g) Não suportam atualizações de firmwares
h) Não reportam alertas.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo HART
• HART:
– Highway Addressable Remote Transducer
• Origem:
– Fischer Rosemount
– 1980
• Protocolo Aberto:
– HCF – HART Communication Foundation 1989
• HART User Group:
– Incluindo Siemens, Hitachi, Toshiba, Yokogawa, 
ABB, Endress+Hauser, Fischer & Porter, Rosemount
Inc., Camile Bauer, Smar International e outras).
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo HART
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo HART
• Protocolo de comunicação de campo baseado no modelo Mestre / 
Escravo.
• Comunicação bi-direcional entre Mestre e Escravo.
• Possibilidade de dois mestres (hospedeiros)
– Primário
• Sistema de Controle, Asset Management, …
– Secundário
• Programador Portátil – Handheld (HHT).
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo HART
• Utiliza padrão de comunicação Bell 202 FSK (modulação em frequência por
chaveamento);
• Opera em modo de comunicação half-duplex assíncrono, sobreposto ao sinal
analógico de corrente;
• Taxa de comunicação: 1200 bps.
1200 Hz
“1”
2200 Hz
“0”4
20
1 mA
Tempo
FSKFSKFSK
mA
Sinal analógico
1 Sem. /2011 Redes Industriais
• Simultaneos 4-20 mA e Comunicação Digital:
• Dois Mestres de rede possíveis: DCS e HHT
• Comunicação Multidrop, até 15 devices. Mestre-Escravo
• Compativel com cabos convencionais, controladores, registradores, 
indicadores, etc.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo HART
• Topologia Multidrop:
– Permitidos até 15 equipamentos.
• Cada um com endereço diferente (de 1 a 15).
– Sinal analógico de corrente fixo – 4mA
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo HART
• Baseado em Comandos, que possibilitam a troca de 
dados entre hospedeiro e equipamento de campo
• São classificados em três classes:
– Universal;
– Common Practice;
– Device Specific.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo HART
• Universal commands :
– Reconhecidos e suportados por todos os equipamentos
HART.
– Possibilitam acesso a informações importantes durante
operação normal.
• Leitura da PV e unidades
• Leitura de fabricantes e tipo de equipamento
• Leitura da corrente de saída e porcentagem da faixa
• Leitura do número de série e limites do sensor.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo HART
• Common Practice commands :
– Opcionais. Não necessariamente implementados por
todos os equipamentos HART. A Norma recomenda
que sejam suportados quando aplicáveis:
• Comandos úteis para transmissores de pressão
podem não ser para transmissores de temperatura;
– Exemplos:
• Execução de auto-diagnóstico;
• Requisitar que a corrente de saída vá para um valor 
fixo.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo HART
• Device Specific commands :
– Representam funções que são únicas, específicas para
cada equipamento.
– Permitem acesso a informações de inicialização e 
calibração do equipamento.
– Exemplos:
• Leitura e escrita do tipo de sensor.
• Leitura e escrita de tabelas com dados do 
equipamento.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
• Identificação do equipamento:
– Tag;
– Descriptor;
– Tipo do equipamento.
• Calibração:
– Faixa de operação;
– Calibração dos valores de 4 e 20mA;
– Unidade de engenharia da PV.
HART - Comissionamento
1 Sem. /2011 Redes Industriais
HART – Comissionamento
Comissionamento simples, terminado no 
campo. Loop test pode ser muito útil e, se 
possível, deve ser sempre efetuado para
garantir correta instalação e operação de todo o 
loop de controle. Indicadores, registradores e 
telas do sistema de controle podem ser 
verificados e validados.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
• Verificação da integridade da malha de controle
50 % 50 % 50 % Modo de Corrente Constante
12 mA
Permite que se fixe a corrente da malha independente do processo;
É uma maneira fácil de testar e calibrar indicadores, registradores, 
controladores e telas de usuário.
12mA
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo HART
• Camada Física:
– Meio físico: par trançado com até 3.000 m;
– Taxa de transmissão: 1.200 bps;
– Transmissão assíncrona com caracteres UART (1 start
bit, 8 bits de dados, 1 bit de paridade e 1 stop bit);
– Topologia: barramento ou árvore;
• Camada de Enlace:
– Mestre-Escravos e Token-Passing;
– Tempo médio de resposta: 378.5 ms;
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo HART
• Camada de Aplicação:
– Comandos, respostas, definição de tipos de dados e 
emissão de relatórios de status.
• Os chips HT2012 (Smar Research) e SYM20C15 (Symbios
Logic) servem como modems de baixa potência para uso em 
equipamentos de campo;
• O chip requer a adição de filtros e comparadores para a 
operação do protocolo.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo HART
Distância Máxima Tipo de Cabo mm2 (AWG)
1534 m Cabo de par trançado pela 0,2 (24)
3048 m Cabo de par trançado com 
blindagem
0,5 (20)
Instrumentos/ capacitância 65 nF/km 95 nf/km 160 nf/km 225 nf/km
1 2800 2000 1300 1000
5 2500 1800 1100 900
10 2200 1600 1000 800
15 1800 1400 900 700
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo HART
• DD – Device Description:
– Arquivo texto fornecido pelo fabricante do equipamento e 
formatado segundo as linguagens DDL ou EDDL.
– Descreve características e funções específicas de um 
equipamento
• Inclue detalhes de menus e diretrizes para
apresentação gráfica das características
• Documenta acesso a todos os comandos suportados
pelo equipamento, bem como a todos os parâmetros e 
dados no equipamento
– Usado pelo Hospedeiro (inclusive Programador Portátil), 
que usa o dado e apresenta-o como o usuário deseja.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
• Comunicação digital não interfere no controle 4 a 
20mA;
• Fácil de usar e entender;
• Altamente preciso e robusto;
• Interoperável e confiável;
• Larga variedade de equipamentos;
• Suportado pela maioria dos fabricantes de 
equipamentos e sistemas.
HART - Benefícios
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo HART
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Wireless HART
• Objetivo:
– Estabelecer um padrão aberto e interoperável de 
comunicação sem fio para as aplicações de 
processos industriais para as próximas décadas
(século 21).
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Arquitetura
• Network Manager
– distribui chaves de segurança
– configura e coordena equipamentos e rede.
• Gateways interfaceiam os equipamentos sem fio com os hospedeiros.
– Serial, Ethernet e Wi-Fi, por exemplo, podem ser usadas.
• Adaptadores integram equipamentos HART existentes à rede.
• Programadores Portáteis (sem fio).
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Wireless HART - Mesh
• Simples: 
- Todos os equipamentos sem fio têm 
as mesmas potencialidades;
- Todos podem ser roteadores.
• Confiável:
- Podendo atingir 99% à medida que a 
rede mesh cresce.
• Seguro :
- Usa chaves e encriptação de dados 
- Algoritmo AES 128.
• Redundância de caminho 
garantida:
- Por exemplo, em caso de obstrução
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Meio Físico
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Meio Físico EIA - 232
• O meio físico EIA-232 é constituído por um conjunto de 
especificações elétricas publicado pela EIA - Electronic
Industries Association, e que se destina a promover a 
comunicação série entre computadores;
• Podemos considerá-lo como um conjunto de definições 
e regras que descrevem a interface física e o protocolo 
de comunicação de dados em comunicações série de 
relativamente baixa velocidade, e que são utilizadas 
normalmente entre computadores e periféricos;
1 Sem. /2011 Redes IndustriaisMeio Físico EIA - 232
• Exemplos concretos da utilização deste protocolo são:
– A comunicação entre PCs, via porta série;
– A comunicação entre PCs e e alguns tipos de 
impressoras ou plotters;
– A comunicação entre PCs e modems; entre PCs e 
telemóveis; entre PCs e PDAs.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Meio Físico EIA - 232
• No entanto estas aplicações mais "domésticas" estão 
hoje gradualmente sendo substituídas pela ligação USB 
(Universal Serial Bus);
• Assim as ligações por porta série mantêm-se hoje a um 
nível "mais industrial", concretamente em programação 
de PLCs, Centrais Telefônicas, Máquinas Industriais de 
CNC, etc. 
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Meio Físico EIA - 232 - Paralela
• A porta paralela original de 8 bits foi desenvolvida pela 
IBM em 1981, foi construída para ser usada como um 
interface muito rápido para impressoras mecânicas de 
agulhas;
• Este tipo de comunicação resultava muito mais rápida 
do que usar a comunicação porta série. O sistema de 
porta paralelo é muito mais rápido que a porta série, 
pois utiliza 8 linhas paralelas por onde fluem os 8 bits de 
um byte simultaneamente. Assim o tempo que demora a 
enviar 1 byte, é mesmo que em comunicação série 
levaria a enviar um único bit
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Meio Físico EIA - 232 - Paralela
• Além destes 8 bits de dados são também enviados 
vários sinais de handshaking ou informações de 
controle;
• Cada um destes sinais vai pela sua linha própria, logo 
não interferindo com a velocidade de transmissão de 
dados, e garantindo a consistência do processo de 
transmissão. 
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Meio Físico EIA - 232 - Paralela
• O maior inconveniente do sistema de porta paralela 
originalmente denominada SPP (Santdard Paralell Port), 
é o fato de permitir apenas um sentido na 
comunicação, isto é, do computador para a impressora, 
pois originalmente a comunicação paralelo foi 
desenvolvida, para acelerar a velocidade de 
funcionamento das impressoras;
• Devido a isso o sistema SPP evoluiu para o ECP e EPP, 
como detalhado a seguir:
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Sigla Significado Velocidade Descrição
SPP Standard Parallel Port. Razoável
Este protocolo a inclui 8 bits 
bidireccionais, mas mantém 
ainda 4 bits 
unidireccionais.Este tipo de 
norma foi incluída na BIOS de 
PCs construídos até 1995.
EPP Enhanced Parallel Port. Rápida
Permite operação com 
transmissão de dados em alta 
velocidade. Pode-se encontrar 
esta norma na BIOS de PCs
construídos com chipsets Intel 
SL, ou compatíveis.
ECP Extended Capabilities Port. Mais rápida 
Permite operação com 
transmissão de dados em alta 
velocidade. Pode-se encontrar 
esta norma na BIOS de PCs
construídos após 1994 com 
chipsets da SMC e National, 
entre outros. 
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Meio Físico EIA - 232 - Paralela
• O modo ECP permite uma transferência de dados, 
bidirecional e simétrica. Os dados podem ser transferidos 
entre dois sistemas, oito bits de cada vez em modo half
duplex. Este modo permite velocidade de transmissão de 
2 Mbytes/s a 4 Mbytes/s;
• O modo EPP permite uma transferência de dados 
bidirecional em half duplex e controlada pelo computador. 
Este modo é utilizado essencialmente para comunicação 
com CDROMs externos, unidades de BACKUP externas 
ligadas à porta paralelo e permite atingir velocidades de 
transmissão da ordem dos 2 Mbytes/s.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Meio Físico EIA - 232 - Paralela
• Os principais inconvenientes que as últimas 
especificações tentaram corrigir são o crosstalk e o 
limite de comprimento no uso de cabos.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Meio Físico EIA - 422
• A EIA-422 (anteriormente RS-422) é um protocolo de 
comunicação de dados serial que descreve 
comunicações a 4-fios, full-duplex, linha diferencial e 
multi-drop;
• Fornece transmissão de dados balanceada com linhas 
de transmissão unidirecionais;
• O comprimento máximo do cabo é de 1200m. A taxa 
máxima de dados é de 10 Mbit/s a 12m ou 100 Kbit/s a 
1200m;
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Meio Físico EIA - 422
• O EIA-422 não pode implementar uma rede de comunicação 
realmente multi-point (tal como EIA-485), ainda que somente 
um driver possa ser conectado a até 10 receivers;
• Um uso comum de EIA-422 é para extensões RS-232. Em 
estúdios de edição de vídeos ele é usado para interligar o 
quadro de controle central e os equipamentos de 
execução/gravação de vídeo e áudio. Além disso, uma 
variante do EIA-422 compatível com EIA-232 usando um 
conector mini-DIN-8 foi amplamente usada em equipamento 
Macintosh até ser substituída pelo Barramento Serial 
Universal (USB) da Intel;
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Meio Físico EIA - 485
• O padrão EIA-485, criado em 1983, é capaz de prover 
uma forma bastante robusta de comunicação multiponto 
que vem sendo muito utilizada na indústria em controle 
de sistemas e em transferência de dados para pequenas 
quantidades e taxas de até 10 Mbps;
• No EIA-232, os sinais são representados por níveis de 
tensão referentes ao terra. Há um fio para transmissão, 
outro para recepção e o fio terra para referência dos 
níveis de tensão;
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Meio Físico EIA - 485
• Este tipo de interface é útil em comunicações ponto-a-
ponto a baixas velocidades de transmissão. Visto a 
necessidade de um terra comum entre os dispositivos, 
há limitações do comprimento do cabo a apenas 
algumas dezenas de metros;
• Os principais problemas são a interferência e a 
resistência do cabo. Já o padrão EIA-485 utiliza um 
princípio diferente, no qual apenas dois fios são 
utilizados, que serão chamados de A e B:
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Meio Físico EIA - 485
• Nesse caso tem-se nível lógico 1 quando, por exemplo 
A for positivo e B negativo, conseqüentemente tem-se 
nível lógico 0 quando B for positivo e A 
negativo.Verifica-se que o nível lógico é determinado 
pela diferença de tensão entre os fios, daí o nome de 
modo de operação diferencial;
• Umas das vantagens da transmissão balanceada é sua 
robustez a ruídos e interferências
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Meio Físico EIA - 485
• O alcance do padrão EIA-485 pode chegar a 1300m (4000 
pés), porém quanto maior a distância a ser percorrida 
pelos dados menor será a taxa de transmissão, tem-se 
como base que para distância de até 40 pés a taxa pode 
chegar a 10Mbps e para uma distância de 4000 pés a 
taxa varia em torno de 100Kbps;
• Como o padrão EIA-485 foi desenvolvido para atender a 
necessidade de comunicação multiponto o seu formato 
permite conectar até 32 dispositivos, sendo 1 transmissor 
e 1 receptor por dispositivo;
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Meio Físico EIA - 485
• Outra grande vantagem do padrão EIA-485 é a 
facilidade de conversão do padrão EIA-232 ao EIA-485, 
simplesmente utilizando um CI. Com isso tem-se que a 
compatibilidade com dispositivos existentes no mercado 
é mantida, visto que a maioria dos computadores já
possui saída EIA-232;
• O protocolo RS-485 é do tipo half-duplex e não define 
nem recomenda nenhum protocolo de comunicação.
1 Sem. /2011 Redes Industriais
Protocolo MODBUS
• O protocolo MODBUS® foi criado em 1978 pela Modicon
(hoje Schneider Automation);
• O protocolo visava originalmente implementar uma maneira 
simples de transferir dados entre controladores, sensores e 
atuadores usando uma porta RS232 (serial convencional);
• Após sua criação, tornou-se padrão industrial “de-facto”
adotado por muitas empresas com uma segunda opção para 
intercâmbio de dados;
• MODBUS® é um protocolo proprietário da Schneider 
Automation. No entanto, a Schneider Automation optou por 
uma licença sem royalties e as especificações do protocolo 
estão disponíveis