Tcc_Rede de comunicação Industrial Automação

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IPATINGA – MG 
2019 
 
THALLYS AUGUSTO ALMEIDA NASCIMENTO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REDES DE COMUNICAÇÃO INDUSTRIAL 
 
 
 
 
 
 
REDES DE COMUNICAÇÃO INDUSTRIAL 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso 
apresentado à Faculdade Pitágoras de Ipatinga, 
como requisito parcial para a obtenção do título 
de graduado em Engenharia de Controle e 
Automação. 
Orientador: Eduardo Grilo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ipatinga 
2019 
 
 
 
THALLYS AUGUSTO ALMEIDA NASCIMENTO 
 
REDES DE COMUNICAÇÃO INDUSTRIAL 
 
Trabalho de Conclusão de Curso 
apresentado à Faculdade Pitágoras de Ipatinga, 
como requisito parcial para a obtenção do título 
de graduado em Engenharia de Controle e 
Automação. 
BANCA EXAMINADORA 
 
 
Prof. Alcebíades Fernando de Oliveira 
Trindade 
 
 
Prof. Sebastião Pinto Morais 
 
 
Prof. Vinícius de Castro Toledo 
 
Ipatinga, 18 de junho de 2019 
AGRADECIMENTOS 
 
Primeiramente agradeço a Deus pela oportunidade, meu pais pelo apoio 
incondicional e por sempre acreditar em; meus irmãos que estiveram ao meu lado 
assim como amigos e familiares. Aos professores, pelos ensinamentos que levarei 
para toda minha vida. A todos, que de uma forma direta e indiretamente, contribuíram 
para a minha formação pessoal, acadêmica e profissional. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ideias e somente ideias podem 
iluminar a escuridão. 
(Ludwig von Mises.) 
 
.
ALMEIDA NASCIMENTO, Thallys Augusto. Redes de comunicação industrial. 
2019. 46 páginas. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de 
Controle e Automação) – Faculdade Pitágoras, Ipatinga, 2019. 
 
RESUMO 
 
Este trabalho tem como objetivo demonstrar o funcionamento e os protocolos de redes 
de comunicações utilizados no processo industrial, As redes têm sido fundamentais 
para que uma empresa, seja ela de pequeno, médio ou grande porte, consiga ter 
interoperabilidade entres os seus setores, desde o chão de fábrica até a diretoria, 
oferecendo informações com precisão, em tempo real e com segurança na integração 
das redes corporativas e redes de automação industrial, que são essenciais para o 
gerenciamento e controle do processo produtivos. Com base em pesquisas e estudos 
sobre o assunto em artigos acadêmicos livros e sites confiáveis, será possível 
demonstrar os benefícios de usar uma rede de comunicação industrial. O aumento do 
consumo e a busca por qualidade exigem cada vez mais da indústria onde uma maior 
produtividade com padronização a automação se faz necessária para manter 
competitiva a indústria. 
 
Palavras-chave: Rede Industrial. Automação Industrial. Protocolo OPC. 
 
ALMEIDA NASCIMENTO, Thallys Augusto. Industrial communication networks. 
2019. 46 pages. Course Completion Work (Graduation in Control Engineering and 
Automation) - Pitágoras College, Ipatinga, 2019. 
ABSTRACT 
 
This work is to demonstrate the operation and protocols of communications networks 
used in the industrial process. Networks have been fundamental for a small, medium 
or large company to have interoperability among its sectors, from the factory floor to 
the board, providing accurate, real-time and secure information on the integration of 
corporate networks and industrial automation networks, which are essential for 
managing and controlling the production process. Based on research and studies on 
the subject in academic articles books and reliable websites, it will be possible to 
demonstrate the benefits of using an industrial communication network. Increased 
consumption and the quest for quality increasingly require the industry where 
increased productivity with automation standardization is necessary to keep the 
industry competitive. 
Key-words: Industrial Network. Industrial automation. OPC protocol. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
 
 
Figura 1 – Evolução das tecnologias de automação........................................17 
Figura 2 – Arquitetura a sete camadas OSI....................................................19 
Figura 3 – As sete camadas do Modelo OSI. .................................................20 
Figura 4 – Classificação das Redes Industriais...............................................22 
Figura 5 – Classificação das Redes Industriais e Estrutura Funcional.............23 
Figura 6 – Pirâmide Hierárquica detalhada......................................................24 
Figura 7 – Tipos de protocolo Modbus.............................................................27 
Figura 8 – Comunicação Mestre-Escravo.......................................................30 
Figura 9 - Faixa de Aplicações de redes Ethernet...........................................33 
Figura 10 – Exemplo da Estrutura de um Sistema de Controle via Redes. ......36 
Figura 11 – Arquitetura de Sistema de Controle via rede.................................38 
Figura 12 - Diagrama de Blocos NCS.................... ........ ........ ........ ...............39 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
 
Tabela 1 – Comparação entre os meios de transmissão................................ 29 
Tabela 2 – Características da Ethernet.......................................................... 34 
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 
 
APC Advanced Process Control 
APS Advanced Planning and Scheduling 
ASCII American Code For Information Interchange 
CLP Controlador Lógico Programável 
CPU Central Processing Unit 
CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/ Colision Detection 
E/S Entrada/Saída 
ERP Enterprise Resource Planning 
FMS Fieldbus Message Specification 
IEC International Electrotechnical Commission 
IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers 
IHM Interface Homem Máquina 
ISO International Organization for Standardization 
LAN Local Area Network 
LIMS Lab Information System 
NCS Networked Control Systems 
OPC OLE for Process Control 
OSI Open System Interconnection 
PIMS Plant Information Management Systems 
PLC Programmable Logic Controller 
RM-OSI Reference Model for Communication between Open Systems 
RTU Remote Terminal Unit 
SCADA Supervisory Control and Data Acquisition 
TCP/IP Transmission Control Protocol / Internet Protocol 
TI Tecnologia da Informação 
WAN Wide Area Network 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 14 
2. INTRODUÇÃO À AUTOMAÇÃO E AS REDES INDUSTRIAIS ...................................... 16 
 2.1 REDES DE COMUNICAÇÃO INDUSTRIAL ......................................................... 17 
2.2.1 Camada de Aplicação ........................................................................................ 20 
2.2.2 Camada de Apresentação .................................................................................. 21 
2.2.3 Camada de Sessão ............................................................................................ 22 
2.2.4 Camada de Transporte ....................................................................................... 22 
2.2.5 Camada de Rede................................................................................................ 23 
2.2.6 Camada de Enlace de Dados ............................................................................. 25 
2.2.7 Camada Física .................................................................................................... 25 
3. CLASSIFICAÇÃO DAS REDES INDUSTRIAIS ..................................... 26 
3.1 MODBUS ............................................................................................................30 
3.2 PROFIBUS – PROCESS FIELD BUS ................................................................ 32 
3.3 ETHERNET INDUSTRIAL .................................................................................. 34 
4. SISTEMA DE CONTROLE VIA REDE.................................................... 40 
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................... 44 
REFERÊNCIAS .............................................................................................. 45 
 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
O presente trabalho propõe um estudo sobre a utilização das redes de 
comunicação entre instrumentos e sistemas de controle nos meios industriais, 
descrevendo as vantagens e desvantagens dos principais protocolos e tipos de rede 
utilizados nas indústrias a fim de atender os requisitos para possam ser utilizados em 
conjunto com os instrumentos de campo. Para tanto, serão utilizadas obras de 
diversos autores da área a fim de compreender a parte conceitual das tecnologias, 
normas e padrões mais utilizados nas indústrias e a evolução da comunicação 
industrial ao longo das décadas. 
Tendo a ideia básica das redes de comunicação industrial: aproveitando o 
protocolo como base de todos os processos de comunicação entra maquinas, 
equipamentos, chegando até linhas completas nas indústrias. Com a ethernet livre e 
aberta, oferecendo diversos caminhos uniforme com entradas e saídas padronizadas, 
as infraestruturas da rede tendem a ser construídas mais rapidamente e operadas de 
formas simples e tendo sua capacidade de desempenho aumentada, e também com 
custos mais atraentes para as empresas. Entretendo, as redes de comunicação 
industrial também apresentam series de desvantagens em certas aplicações. 
Os principais objetivos dessa monografia é mostrar quais são as etapas que 
devem ser consideras para uma possível seleção de uma rede de comunicação 
industrial, visando sempre a que melhor atenda a aplicação desejada, buscar 
conhecer detalhes referentes a confiabilidade das redes, suas acessibilidades, 
velocidades de transmissão, dentre outros requisitos que são importantes para a 
escolha de uma rede industrial e detalhar o conceito de Sistemas de Controle via rede 
e o protocolo OLE for Process Control (OPC). 
Para o desenvolvimento deste trabalho o método de pesquisa utilizado será a 
revisão bibliográfica, os respectivos sites de pesquisa, artigos técnicos disponíveis na 
internet, trabalhos acadêmicos, manuais de equipamentos, apostilas de treinamentos, 
(livros, manuais técnicos, ERIKSSON, J.; COESTER, M.; HENNIG, C.H 2006, DJIEV 
2009, COGHI 2003, CORRÊA 1997). O período dos artigos pesquisados foram os 
trabalhos publicados nos últimos anos. As palavras chaves utilizadas na busca serão: 
“redes industriais”, “ETHERNET TCP/IP”, “redes de campo”, “redes de comunicação”. 
 
 
 
No segundo capitulo desse trabalho será apresentada a introdução à 
automação industrial trazendo conceitos, suas definições, a evolução dos dispositivos 
de automação, padrão físico, protocolos e o modelo Open System Interconnection 
(OSI). Será desenvolvido o terceiro capitulo focando nas redes industrias, relatando 
os tipos de redes e suas respectivas características. Já o quarto capítulo será 
analisado o assunto de sistemas controle via rede, suas características e 
aplicabilidade no uso industrial. 
 
 
 
 
 
 
2. INTRODUÇÃO À AUTOMAÇÃO E AS REDES INDUSTRIAIS 
 
O desejo de ter o controle dos processos nas industrias vem acompanhando a 
humanidade desde as primeiras maquinas construídas. Na década de 1940, os chãos 
de fabricam eram manualmente operadas por números excessivos de operários, nas 
quais valiam-se de poucos instrumentos mecânicos elementares que conseguia fazer 
um controle local (GUTIERREZ; PAN,2008). 
Automação que vem do inglês automation, foi uma expressão inventada pelo 
grupo de marketing das industrias de equipamentos por volta dos anos 1960. O 
neologismo, sempre buscou a afirmar o uso de computadores no processo de controle 
automático (MORAES; CASTRUCCI,2007). 
A automação engloba um amplo conceito, tendo o envolvimento de diversas 
técnicas de controles trabalhadas em conjunto, das quais criam um sistema ativo, 
sendo capaz de um fornecimento de resposta conforme a função das informações que 
são recebidas pelo processo em que está inserida. Sempre com as informações, o 
sistema será capaz de calcular a melhor aplicação e ação corretiva a ser executada 
(WEG,2002). 
Para o controle de processos os sistemas foram criados de forma para 
maximizar a produção juntamente com a minimização dos custos, sendo possível 
eliminar risco que envolve a produção. Atividades exercidas pelos operadores de 
equipamentos de alto risco sendo realizadas de forma remota sem qualquer risco. 
Os controles de processos e manufatura foram criados em meados dos anos 
1940 (figura 1), tendo a base primariamente com tecnologias mecânicas e 
pneumática. Posteriormente sendo substituídas por sinais elétricos analógicos no 
ambiente industrial, pratica que teve uma grande adesão nos anos 1950, os 
controladores eletrônicos surgiram permitindo a transmissão por longas distâncias. 
Nos anos 60, o custo de aplicações dos computadores e micro controladores 
eram muito elevados para solucionar os diversos problemas envolvendo os controles 
(DJIEV, 2003). Mas o hardware teve seu barateamento com o aumento da 
competitividade, a apresentação de requisitos como; qualidade, custo, uso consciente 
e eficiente de energia, juntamente com o aproveitamento melhor das matérias-primas, 
levou a ser necessário computadores em todos os setores das industrias, que vai do 
 
 
 
nível de controle de processos até gestão e administração para o melhoramento do 
processo nas empresas. 
 
Figura 1 – Evolução das tecnologias de automação. 
 
Fonte: Guedes, 2005. 
 
No início, a inclusão dos processos que levavam uma automatização nas 
empresas, pretendia ter a maior produtividade possível com custos menores. O 
investimento nas implantações dos processos automáticos é elevado e, a nova 
instalação deve ser ter operários humanos, ociosos para realizar manutenção. Nos 
anos posteriores o principal foco da automação é priorizando a qualidade dos 
processos, redução de perdas, (tendo reflexos nos custos) e tendo possiblidade de 
bens com a perfeição que manualmente não poderiam ser produzidas, também o 
aumento da flexibilidade. Outras justificativas foram cruciais para as indústrias 
passarem a fazer investimentos grandes em automação, a segurança nos processos 
e a infraestrutura críticos, pois a automação é vista como uma das formas de 
conseguir a minimização dos erros humanos. (GUTIERREZ; PAN, 2008). 
2.1 REDES DE COMUNICAÇÃO INDUSTRIAL 
Foram desenvolvidas redes que exerciam funções para realizar trocas de 
informações entre computadores. Com os microprocessadores até os instrumentos 
instalados no chão de fábrica, tem caracterização com esses computadores também 
(COGHI, 2003). O uso das redes tem permitido a rápida comunicação entre 
 
 
 
equipamentos de modo confiável e o uso padronizados dos mecânicos, que tem sido 
fatores indispensáveis para a produtividade industrial. 
As redes foram introduzidas nos ambientes industriais utilizando sinais 
analógicos por volta de 1960 e teve uma aceitação por permitir a substituições de 
grandes quantidades dos tubos que eram utilizados nas transmissões pneumática, o 
que trouxe expressivas redução de custos nas instalações dos sistemas, bem como o 
tempo das transmissões dos sinais, que eram mais lentos nos sistemas pneumáticos 
(GUTIERREZA; PAN, 2008). Sendo primeiro utilizados através de CDD (Controle 
Digital Direto) interligando dispositivos de entrada e saída (E/S) a computadores. 
Posteriormente sendo utilizadas nos sistemas de controles distribuídos e CLPs 
(Controlador lógicos programáveis), sistema que conecta os operadoresaos 
controles. Todavia, a comunicação digital de pequenos dispositivos, como 
transmissores, não era possível ser vista até a década de 1980, por isso não levando 
a aceitação dos barramentos de comunicação para redes de instrumentos de campo 
até os anos 90 (BERGE, 2002). 
A automação industrial tornando-se cada vez mais presentes em dispositivos, 
foi necessário para automação a criação de padrões para ser possível a conexão de 
diferentes dispositivos de automação de um modo padronizados. Tendo um grande 
esforço internacional para padronização para as redes locais. Padrões como OSI 
(Open Systems Interconnection) da permissão para que dois dispositivos de 
automação possam se comunicar de forma amigável e confiável independente do 
fabricante (DJIEV, 2003). 
 
2.2 PADRÃO ISO/OSI 
 
Com a inundação de redes privadas, a ISO (International Organization for 
Standardization) definiu modelo de referência para a comunicação de sistemas por 
volta de 1978, o Reference Model for Communication between Open Systems (RM-
OSI). O padrão do OSI tem seguido a filosofias de arquitetura multicamadas, 
gerenciando estruturação das Comunicação de dados, pelas setes camadas; 
 
 
 
 
 
Figura 2 – Arquitetura a sete camadas OSI 
 
 
Fonte: Stemmer, 2001. 
 
Unitariamente a camada tem como objetivo a comunicação com camadas 
adjacentes por entre uma interface, que indica quais operações são elementares, e 
os serviços que a camada inferior distribui para a camada considerada. 
Tendo sido desenvolvidos o padrão OSI questões foram levando em 
consideração princípios que determina a quantidade de camadas que o modelo tem. 
Os princípios são: 
 
 A camada corresponde sempre a um nível de abstração essencial no 
modelo; 
 A cada tem suas funções definidas e próprias. 
 Cada camada suas funções foram definidas segundo a padronização 
internacional que define protocolos. 
 A propriedade das fronteiras entre as camadas deverias ter a definição 
de modo que minimiza as informações nas interfaces; 
 
 
 
 Ser suficientemente grande afim de impedir a realização de funções 
muito espessas por uma camada; 
 A quantidade de camadas ser suficientemente pequena para cortar uma 
possível alta complexidade da arquitetura (REYNDERS; MACKAY; WRIGHT, 2005). 
 
Resumidamente, as principais funções das camadas são (figura 3): 
 
Figura 3 – As sete camadas do Modelo OSI. 
 
Fonte: Rosario, 2005. 
 
2.2.1 Camada de Aplicação 
 Faz a interface entre os protocolos de comunicação e o aplicativo que 
solicitou ou receberá as informações pela rede. Embora as aplicações 
tradicionalmente precisem de apenas recursos locais, alguns podem fazer o uso de 
componentes de comunicações de mais de uma aplicação de rede; alguns exemplos 
como, e-mail, transferência de arquivos, acesso remoto, gerenciamento de redes e 
localização de informações, mas normalmente seus são testados e a demanda por 
mais desempenho exigido (ROSARIO, 2005). As transações e troca de informação 
entre organizações continuam se expandindo e requerem a interligações entre 
aplicativos como: 
 
 
 
 World Wide Web (WWW): Conexão com incontáveis servidores e 
podendo apresentar diversos formatos. Em sua maioria é multimídia e incluem alguns 
ou todos os seguintes: gráficos, texto, vídeo e som. Internet Explorer, Google Chrome 
e outros navegadores fazem a simplificação e a visualizado dos Websites. 
 E-mail gateways: Bastantes versáteis podendo se utilizar Simple Mail 
Transfer Protocol (SMTP) ou outros padrões utilizados par entrega de mensagens 
entre diferentes aplicativos de e-mail. 
 Bulletin Boards: Incluem muitas salas de bate-papo onde diversas 
pessoas conseguem se conectar e comunicar entre uma as outras enviando 
mensagens ou digitando conversas. Tendo sido muito popular durante a época de 
acesso discado mas tendo caído em desuso ao longo do tempo (VSTRABELLO, 
2010). 
 
2.2.2 Camada de Apresentação 
 Assume as funções que são associadas à formatação, sintaxe e semântica 
dos dados que são transmitidos e será concedido a permissão para interpretação 
correta da informação pelo receptor. Ela é necessariamente um tradutor e prover 
codificação e funções de conversação. A técnica de transferência de dados bem-
sucedida é adaptar informações transmitidas em um formato padrão antes de 
transmiti-la. Computadores tem a configuração para receber dados neste formato 
genérico e então convertê-lo de volta ao seu formato de criação para ser utilizado (por 
exemplo, EBCDIC para ASCII). Provendo serviços de tradução, a camada de 
apresentação consegue assegurar a transmissão de dados da camada de aplicação 
de um sistema pode ser lida pela camada de aplicação em outro host. 
O OSI possui protocolos que definem como os dados padrões são formatados. 
Tarefas como encriptação, decriptação, compressão e decriptação são associada com 
esta camada. Os padrões da camada de apresentação são em envolvidos em 
operações multimídia, apresentações de imagens e gráficos. 
 
 
 
 
2.2.3 Camada de Sessão 
Controla a comunicação entre o usuário. É responsável pela a agrupação das 
mensagens e a coordenação da transferência de dados entre as camadas e a 
sincronização do diálogo. Também fornece o controle de conversação entre 
dispositivos e nós. Coordena a comunicação entre sistema e serve para a organização 
da comunicação oferecendo três modos diferentes: simplex, half-duplex e full-duplex. 
Basicamente a camada de sessão mantem dados de aplicativos diferentes separados 
de outros dados. A seguir estão exemplos de protocolos da camada de sessão: 
 Network File System (NFS): Desenvolvido pela Sus Microsystems é 
usado em TCP/IP e estações Unix tendo permissão a acesso remoto transparente e 
recursos remotos. 
 Structure Query Language (SQL): Desenvolvido pela IBM para o 
fornecimento a usuários um método mais simplificado para definir seus requisitos de 
informação tanto em sistemas locais como remotos. 
 Remote Procedure Call (RPC): Uma ferramenta ampla de 
redirecionamento cliente/servidor e usada para uma variedade de serviços. As suas 
rotinas são criadas nos clientes e executadas nos servidores. 
 X Window: Amplamente usada em terminais inteligentes para comunicar 
com computadores Unix remotamente, permitindo sua operação como se fosse 
localmente no monitor. 
 
2.2.4 Camada de Transporte 
Gerência a comunicação entre dois sistemas, ou seja, o sistema é a fonte de 
diálogo entre o programa que é executado na máquina destinatária. Ao ser feito 
trabalhos com protocolo TCP/IP, desenvolvedores tem o poder de escolha de 
trabalhar com dois protocolos que possuem a mesma função embora ofereçam 
benefícios diferentes. São eles UDP e TCP, sendo o primeiro possuir a vantagem de 
fornecer um serviço confiável, enquanto o segundo não possui essa preocupação, 
deixando tal controle para as camadas subsequentes. 
 
 
 
A camada de transporte é responsável em fornecer mecanismo para 
multiplexação de aplicativos das camadas superiores, estabelecendo sessões e 
encerramento de circuitos virtuais. Também esconde detalhes de qualquer informação 
dependente das redes das camadas superiores ao fornecer transferência de dados 
transparentes. (STEMMER, 2001). 
 
 
2.2.5 Camada de Rede 
Faz o gerenciamento do trafego e o roteamento dos dados. O roteamento é 
feito à base de fatores tais como tráfego de dados e prioridades. Isso significa que a 
camada de Rede é responsável pelo transporte de trafego através dos dispositivos 
que não estão conectados de forma local. Routers ou outros dispositivos de camada 
três são especificados na camada de rede e executam serviços de roteamento e 
interligação de redes (LAMMLE, 2000). 
Quando um router recebe um pacote em uma de suas interfaces, o endereço 
IP de destino é checado. Se o pacote é destinado ao router então este faz o envio a 
rede de destino em seu quadro de roteamento. Uma vez queuma interface de saída 
for escolhida, os pacotes então serão enviados para essa interface para ser 
enquadrado (framed) e em seguida enviado para a rede local. Caso a entrada para a 
rede de destino não se encontre em seu quadro de roteamento, o router irá descartar 
o pacote. Dois tipos de pacotes são utilizados na camada de rede: pacotes de dados 
e atualizações de rota. 
 Pacotes de dados: são usados para a transferência de informação 
através da Internet, e protocolos que são usados para suportar o trafego de dados 
também chamados de protocolos roteados; 
 Pacotes de Atualização de Rotas: são usados para atualizar routers 
vizinhos a respeito de redes conectadas ao router. Protocolos que enviam estes 
pacotes são chamados de protocolos de roteamento e alguns exemplos desses 
podem ser RIP, EIGRP e OSPF. Pacotes de atualizações de rotas são pacotes 
utilizados para ajudar a construir e manter os quadros de roteamento em cada router. 
 
 
 
 
 
O quadro de roteamento em um router contém as seguintes informações: 
 
 Endereço de Rede: Endereços de rede são específicos para cada 
protocolo. Um router deve manter um quadro de roteamento individual para cada 
protocolo, pois cada protocolo de roteamento que mantem registros de rede com um 
esquema de endereçamento particular; 
 Interface: a interface de saída que um pacote irá tomar quando for 
destinado a uma interface específica. 
 Métrica: A distância até a rede remota. Diferentes protocolos de 
roteamento fazem uso de métodos diferentes para calcular a distância. Protocolos de 
roteamento podem utilizar, por exemplo, como métrico número de nós até o destino 
(hop count), outros utilizam largura de banda disponível, atraso na linha e ainda há 
aqueles que usam até mais em uma rede diferente e por isso deve receber um 
endereço de rede único. Cada host na rede conectada àquele router deve usar o 
mesmo endereço de rede. Alguns pontos a respeito de routers que devem ser 
lembrados: 
 Routers por padrão não encaminham pacotes de broadcast ou multicast; 
 Routers utilizam o endereço lógico localizado no cabeçalho da camada 
de rede para determinar o próximo router para onde encaminhar o pacote; 
 Routers podem usar listas de acesso, criadas pelo administrador para 
controlar a segurança de pacotes tentando entrar ou sair de uma interface; 
 Router pode fornecer funções de comutação da camada 2 e, se 
necessário, podem simultaneamente rotear através da mesma interface; 
 Dispositivos de camada 3 (routers no caso) fornecem conectividade 
entre virtual LANs (VLANs); 
 Routers podem fornecer Quality of Service (QoS) para tipos específicos 
de tráfego de rede. (LAMMLE, 2000). 
 
 
 
 
 
2.2.6 Camada de Enlace de Dados 
 Assegura que todo o conteúdo das mensagens no local seja exatamente igual 
na sua origem. Normalmente possui um algoritmo especial, que gera um bit de 
paridade, ou conjuntos de bits extras, que tem a função de proteção. Cria números 
em sequencias do lado da transmissão e do lado da recepção para a autentificarão e 
a devida validação (ROSARIO, 2005). 
 
2.2.7 Camada Física 
 
Tem a responsabilidade em transferir bits em um circuito de comunicação. Sua 
origem deve ter relacionamento com a definição das interfaces elétricas e mecânicas, 
seus funcionamentos, suporte de comunicação adotado, (STEMMER, 2001). Tem 
responsabilidades funcionais tipo modulações, multiplexação, geração de sinal. 
 
 
 
3. CLASSIFICAÇÃO DAS REDES INDUSTRIAIS 
 
Descreve-se diversos tipos de sistema que juntos coordena processos de 
produção atreve de modelos conceituais. Com a grande complexidade destes tipos 
de sistema é comum tê-los com uma estrutura separados em níveis hierárquicos para 
a facilitação de compreensão. Os níveis hierárquicos são associados em nível de 
comunicação com exigências próprias na rede. 
A figura 4 é exemplificada uma estrutura hierarquizada, com níveis básicos de 
uma empresa: Níveis de controle, campo e gerência. 
 
Figura 4 – Classificação das Redes Industriais 
 
Fonte: Djeiv,2003. 
 
 Já na figura 5 são mostradas uma estrutura funcional, com as divisões de 
instrumentos (sensores e atuadores), Redes de dispositivos discretos, Controladores, 
Supervisão e Gestão de Produção. 
 
 
 
 
 
Figura 5 – Classificação das Redes Industriais e Estrutura Funcional 
 
Fonte: Djeiv, 2003. 
 
Com a rede SENSORBUS que é uma rede para níveis mais baixos sendo 
geralmente implementadas em sensores pequenos, como interruptores, é 
normalmente usada para a conexão de equipamentos simples e pequenos que são 
diretamente conectados à rede. A rede é geralmente composta por sensores 
juntamente com atuadores de valor menor. Essa rede tem a preocupação em manter 
os custos de conexão reduzidos (MONTEZ, 2005). Os tempos de resposta são na 
casa de milissegundos, com sua distância máxima chegando a 200 metros e a 
natureza das informações são trocadas via bit (BORGES, 2008). 
A rede DEVICEBUS é achada entre rede Sensorbus e Fieldbus tendo uma 
cobertura em cerca de 500m de distância. Os equipamentos que são conectados à 
rede Devicebus terá mais pontos discretos, dados analógicos ou uma mistura dos 
dois. Em algumas dessas redes são permitidas a transferência de blocos em 
prioridade menor se comparado aos dados no formato bytes. Com todos requisitos de 
transferência rápida (na casa das dezenas de milissegundos) de dados como da rede 
Sensobus, chegando a lidar com mais equipamentos e dados (MONTEZ, 2005). São 
exemplos de rede DeviceNet, Profibus DP, entre outras. 
 
 
 
Na rede FIELDBUS são interligados equipamentos de E/S são os mais 
inteligentes e pode cobrir maiores distancias, chegando 10 km a cobertura. Os 
equipamentos que são conectados na rede possuem inteligência suficiente para 
desempenhar funções específicas para controle, como o controle do fluxo de 
informação e processos. O tempo de transferência são mais longos (ordem de 
centenas de milissegundos), mas, em compensação, a rede tende de ser capaz de 
comunicar usando diversos tipos de dados (analógicos, discreto, parâmetros, 
programas e informações de usuário.) (MONTEZ, 2005). Os exemplos de rede são 
ModBus Plus, Profibus FMS. 
A rede DATABUS tem a possibilidade de comunicação dos sistemas de 
supervisão com os sistemas informáticos de gestão (produção, etc). Com seu tempo 
de reação na casa dos segundo até minutos e sua distância máxima chegando em 
cerca de 100 km e a natureza das informações trocadas sendo arquivos com um 
volume de informação muito grande. Essa rede tem utilizado a rede Ethernet (LAN, 
WAN, Internet) (BORGES, 2008). 
O nível gerenciador de produção e o nível superior da pirâmide está reservado 
para os sistemas de informação. Os sistemas destinam-se à gestão global da 
empresa. Sendo um ambiente voltado a Tecnologia da Informação (TI) tem se 
priorizado a confidencialidade dos dados na rede, sendo protegido contra acessos 
sem autorização, assim como a integridade e a disponibilidade dos mesmos. 
Segundo SEIXAS FILHO e FINKEL (2003), a maneira simples e mais didática 
de visualização de toda essa estrutura descrita anteriormente é expressa na figura 6: 
Figura 6 – Pirâmide Hierárquica detalhada 
 
 
Fonte: Seixas Filho; Finkel, 2003. 
 
 
 
 
Este modelo de hierarquia estratifica os sistemas de manufatura em níveis: 
 Nível 0 – Instrumentação; 
 Nível 1 – Controladores; PLCs, Remotas de sistemas digitais de controle 
distribuídos (SDCDs); 
 Nível 2 – Supervisão: Sistemas de supervisão e aquisição de dados 
(SCADA), interface homem maquina (IHM) e otimizadores de processo dentro do 
conceito de APC (Advanced Process Control); 
 Nível 3 – Gestão de produção: Sistemas MES (Manufacturing Execution 
System), PIMS (Process Information Management System), APS (Advanced Planning 
anda Scheduling), LIMS (Lab Information System), sitema de manutenção (Maintence 
Management Sytem), Sistemade Gestão de Ativos (Asset Management System), etc; 
 Nivel 4 – Sistemas Integrados de Gestão Empresarial (ERP – Enterprise 
Resource Planning); 
 Nivel 5 – Data Wareshousing corporativos, um sistema de computação 
que utiliza para armazenamento de informações relativas de atividades de uma 
organização em bancos de dados e sistemas EIS (Executive Information System), que 
tem como objetivo principal de suporte à tomada de decisão. 
Para a compreensão do modelo proposto pela figura 6 basta compreender que 
o nível 3 ou acima são utilizados softwares gerenciais e corporativos, interligados 
usando Intranet e acesso à Internet, autorizando a comunicação entre os 
departamentos da empresa que está envolvida no gerenciamento industrial. 
No nível 2 são necessários a interligação das estações de operações a 
estações de cálculo, bancos de dados que seja possível à realização de funções de 
supervisão, armazenamento e tratamento das informações do processo. 
O nível 1 tem a função de conexão dos Central Processing Unit (CPU) S e as 
estações de controle e o nível 0 faz toda a interface entre os controladores e aos 
dados dos equipamentos e componentes do processo. 
Todos os níveis de tem requisitos diferenciados para a instalação da rede e por 
isso existem infinidades de redes que atuam e podem atuar em cada uma das 
camadas da pirâmide. Por essa causa tem sido necessário o conhecimento do tipo de 
aplicação que o usuário final está a procura para assim utilizar a tecnologia que esteja 
 
 
 
compatível e que venha oferecer um desempenho melhor e consequentemente 
menos falhas. (FORTE, 2004). 
3.1 MODBUS 
Desenvolvido e apresentado Pela Modicon Industrial Automation Systems no 
ano de 1979 para ser usado em seu CLP (Computador Lógico Programável), 
posteriormente tornou-se na indústria um padrão de uso. Sendo um dos protocolos 
mais antigos em uso nas redes dos controladores para a transmissão de sinais em 
instrumentos e responsável em comandar atuadores utilizando porta serial. Integrando 
o grupo Schneider Electric, Modicon definiu especificações e normas que transformou 
o ModBus em domínio público. Sendo está razão é utilizado em diversos 
equipamentos, também sendo uma das soluções de rede de baixo custo na 
automação industrial. É corriqueiramente utilizado em RS232, RS422 ou RS485 entre 
variados meio de transmissão (STREMMER, 2001). 
A tecnologia usada como comunicação no protocolo é o mestre-escravo, tendo 
somente um mestre e sendo usado até 247 escravos conectados à rede. O mestre 
sempre terá a comunicação inicial, e não tendo comunicação entre os nós escravos. 
Além disso o mestre transmite dois tipos de mensagens aos escravos, durante a 
conexão em uma mesma rede: 
Mensagem unicast: Envia requisições para um tipo de escravo pré-definido e o 
mesmo reenvia uma reposta para o mestre. Portanto, ao todo nesse tipo de 
mensagem é enviado duas mensagens: Uma de requerimento e outra de resposta: 
Mensagem broadcast: Envia requisições para os escravos em geral, e não tem 
uma mensagem-resposta de nenhum escravo (MORAIS; CASTRUCCI,2007). 
Dois modos de transmissão são usados: ASCII (American Code for Information 
Interchange), onde os bytes de mensagem são envidas de forma que sinaliza 2 
caracteres ASCII e RTU (Remote Terminal Unit) onde unitariamente os bytes da 
mensagem são enviados como 2 caracteres hexadecimais de 4 bits, sendo 
selecionados na configuração dos parâmetros da comunicação. Sendo eles o 
responsável por definirem o conteúdo dos campos das mensagens durante a 
transmissão serialmente. As topologias físicas de uso do ModBus são 
 
 
 
especificamente: Ponto a Ponto com RS-232 e o Barramento de Multiponto com RS-
485 (MELO, 2005). 
Tipos de protocolo Modbus são: 
 
Figura 7 – Tipos de protocolo Modbus 
 
 
Fonte: Melo,2005. 
 
ModBus TCP/IP usado para a comunicação de sistemas de supervisão e CLP. 
O Modbus é encapsulado no protocolo TCP/IP e tendo a transmissão através das 
redes padrão Ethernet e sendo feito seu controle de acesso pelo meio Carrier Sense 
Multiple Access/ Colision Detection (CSMA/CD). 
ModBus Plus usado para a comunicação do CLP, módulos de E/S, chaves de 
partida eletrônicas de motores, IHM (Interface homem máquina), etc. Seu médio físico 
é o RS-485 tendo as taxas de transmissão entre 1 Mbps, com seu controle de acesso 
sendo por meio do HDLC (High Level Data Link Control). 
ModBus Padrão usados para comunicação dos computadores lógicos 
programáveis com dispositivos de entrada e saída de dados, IEDS (instrumentos 
eletrônicos inteligentes) como controladores de processos, atuadores de válvulas e 
 
 
 
entre outras. Tendo seu meio físico o RS-232 ou RS-485 trabalhando 
simultaneamente com o protocolo de escravo-mestre (MELO,2005). 
3.2 PROFIBUS – PROCESS FIELD BUS 
Sua criação foi a partir de 1987 sendo uma ideia conjunta de fabricantes, 
usuários, contando até com o governo alemão. Sua padronização foi através da norma 
DIN 19245 e tendo sua incorporação na norma europeia Cenelec EM 50170, também 
IEC61158 e por último IEC61784 (SEIXAS FILHO, 2004). 
 Profibus é um padrão de barramento de campo aberto tendo uma grande 
faixa de aplicação no meio da automação de processos e fabricação. Destacando-se 
por ter diversos atuação nos níveis de processo na indústria: ambiente industrial, 
gerência e processo. Suas características diversas oferecem protocolos de 
comunicação, como: 
 PROFIBUS DP (Descentralized Peripherical): O de maior fama e uso 
dentre os protocolos, sua característica de eficiência, baixo custo e velocidade, sendo 
projetado unicamente para sistemas de automação e seus periféricos distribuídos; 
 PROFIBUS FMS (Field Message Specification): Protocolo para 
comunicação geral, para tarefas que exijam comunicações solicitadas. FMS tem 
funções de alta sofisticação para aplicação entre comunicação de dispositivos 
inteligentes; 
 PROFIBUS PA (Process Automation): Protocolo que define parâmetros 
e blocos para funções de dispositivos automáticos de processos, como válvulas, IHM; 
 PROFINet (Profibus for Ethernet): Desenvolve a comunicação entre os 
CLPs e PCs usando a porta serial Ethernet/TCP-IP; 
 PROFISafe: Utilizados para sistema que envolva a segurança; 
 PROFIDrave: Utilizado para sistemas que envolva o controle de 
movimento (PROFIBUS, 1999). 
As transmissões de maior uso são RS485, RS485-IS, Fibra Ótica e MBP 
(Tabela 1). O de maior usado entre os meios é o RS485, tendo sua utilização em um 
cabo de par trançado, possibilitando que as transmissões seja em até 12 Mbits/s. O 
RS485-IS é um meio que usa em sua transmissão 4 fios, mais usado em áreas 
explosivas. 
 
 
 
O Manchester code bus powered (MBP) usado em transmissão cuja a 
aplicação é na automação de processo que é necessária uma alimentação através 
dos barramentos e segurança intrínseca entre os dispositivos. A fibra ótica tem sua 
utilização nas áreas que sofre com altas interferências eletromagnéticas ou lugares 
onde a distância é necessária (MORAIS; CASTRUCCI, 2007). 
 
Tabela – 1 Comparação entre os meios de transmissão. 
 MBP RS48 RS485 –IS Fibra Ótica 
Taxa de 
Transmissão 
31,25 Kbits/s 9,6 a 12000 
Kbits/s 
9,6 a 1500 
Kbits/s 
9,6 a 12000 
Kbits/s 
 
Cabeamento 
STP STP STP – 4 Fios Fibra de Vidro 
multímodo ou 
monomodo, 
plástico. 
 
Alimentação 
Opcional (cabo 
do sinal) 
Opcional (cabo 
do adicional) 
 Opcional (linha 
híbrida) 
 
Topologia 
Barramento 
e/ou .árvore 
Barramento Barramento Etrela e anel, 
barramento 
também 
possivel 
 
Número de 
estações 
32 por 
segundo, 126 
por rede 
32 por 
segmento sem 
repetidor, 126 
com repetidor 
32 por 
segmento sem 
repetidor, 126 
com repetidor 
126 por rede 
Fonte: Morais; Castrucci, 2007. 
 
O protocolo PROFIBUS tem em sua utilização a tecnologia de comunicação 
mestre-escravo, chegando a ser mono ou multimestre (figura 8). Se for utilizadaa 
multimestre, seu acesso para o barramento acontece através da técnica token entre 
os mestres. 
 
 
 
 
 
Figura 8 – Comunicação Mestre-Escravo 
 
 
Fonte: Smar, 2004. 
 
Com a comunicação mestre-escravo feita através do processo de varredura. 
Suas versões mais avançadas possibilitam a comunicação acíclica entre mestre-
escravos, tendo a possibilidade de comunicação com os slaves, o que diminuiria o 
tempo-resposta na comunicação (MORAIS, CASTRUCCI, 2007). 
3.3 ETHERNET INDUSTRIAL 
O protocolo Ethernet não foi um meio de comunicação criado para se trabalhar 
em área industrial, mas vem ganhando espaço e sendo criada variações para suprir 
as necessidades e aos requisitos básicos que um protocolo de comunicação de dados 
entre processos industriais. Conhecida como rede local (LAN) nome de maior 
popularidade e sendo mais utilizada no mundo, cerca de 95% das existentes redes 
locais de computadores adotam o uso deste padrão que agora está sendo usando na 
industrias em larga escala (RTI1, 2008). 
Sendo desenvolvida pela empresa Xerox na década de 70, em conjunto com a 
Digital Equipament Corporation e a Intel, que foram os responsáveis por darem 
seguimento no desenvolvimento na década de 80, foi no ano de 1985 a Ethernet foi 
reconhecida internacionalmente e oficialmente como um protocolo de comunicação 
como um padrão 802.3 do IEE. 
 
 
 
De acordo com Montez (2005) a Ethernet são envios de vários pacotes, na 
colisão (CSMA/CD). Definindo os cabos e sinais elétricos na camada física, e 
formatando os pacotes juntamente com os protocolos levando até a camada de 
controle de acesso do meio MAC do modelo OSI. Sua padronização foi da pela IEE 
como 802.3. Nos anos 90, ela começou a ser usada na tecnologia LAN e 
posteriormente vem tomado o espaço de outros padrões de redes como ARCNET, 
FDDI, entre outros. 
O modelo Ethernet viveu diversas evoluções desde sua criação e nos últimos 
anos vem se consolidando como a melhor faixa e desempenho em um diversificado 
ramo de aplicações. Tendo sido inicialmente operada na velocidade de 3Mbps. Tem 
sido operada em redes de 90Gbps, transformando na rede de melhor faixa e 
desempenho em um diversificado ramo de aplicações. Quanto na parte física da rede 
existem três possibilidades: fibra óptica, par trançado e blindado ou cabo axial de 75 
Ohms. 
Ultimamente tem se visto um crescente interesse de industrias pela Ethernet, 
sendo visada pela possível alternativa para o chão de fábrica e em controle de 
processo. Existente o padrão Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) 
1451, que tem uma determinação que os atuadores e sensores podem ser ligado a 
redes de controles diretamente, incluindo a rede Ethernet, que com o baixo custo de 
placas eletrônicas reduziria muito o seu custo comparando com outros tipos de 
conexões. Um dos grandes suportes que já aceitam a rede é a HP que combina a 
conexão com Embedded Java, juntamente com o uso de web browser por 
instrumento. A redução de custo somado com a miniaturização da web browser a 
tecnologia tem tudo para se tornar mais atrativas. 
A rede Ethernet teve o início da sua migração para as indústrias, levando 
consigo todo o potencial dos protocolos TCP/IP que são utilizados na internet, que 
também podem revolucionar as indústrias, a viabilização do uso da Ethernet nos 
chãos de fabrica das industrias visa substituir integralmente as redes industriais que 
são utilizados nos sistemas de controles que automatizam os processos. 
Se todo o potencial da Ethernet na indústria for explorado conseguirá extrapolar 
sua utilização na rede de comunicação, como o emprego de um mero tecnologia de 
rede local de tecnologia de informação. A ethernet na área industrial irá possibilitar 
 
 
 
diversos protocolos que são usados na internet (TCP/IP, HTTP, SNMP, etc.) o que 
pode trazer mudanças severas na maneira que são usadas as informações do chão 
de fábrica. 
O meio físico da rede como conectores, cabos que fazem a interligação no 
computador, impressoras, e outros equipamentos que tem uma série de protocolos de 
comunicação proveniente da rede Ethernet, os grupos que engloba os protocolos e 
conectividade tem sido aplicado também no ambiente empresarial como escritórios. 
 Permitindo os usuários a fazer compartilhamento de arquivos, impressoras 
compartilhadas, e-mails e internet, bem como pode fazer o desempenho de outras 
atividades de comunicações nesses meios. As necessidades das industrias tendem a 
ser mais exigentes e precisam a alguns especiais requisitos. Nestes lugares, os 
controladores devem fazer o acesso de dados direto de sistema, estações de trabalho 
e em entrada e saída de dispositivos de dados. Normalmente suas operações normais 
o software trabalha para que o usuário aguarde enquanto a tarefa está em processo. 
Os dados industriais, por outro lado, são mais minuciosos ao tempo e precisam a 
comunicação seja feito em tempo real. A parada completa de um robô ou de um 
equipamento responsável pela montagem de um carro que no tempo certo requer que 
a temporização seja muito precisa em relação ao acesso de arquivos contendo dados 
num servidor remoto ou aberto numa página da internet (LOPEZ, 2000). 
Segundo SEIXAS FILHO (2003), os fatores contribuintes para a construção 
completa de uma rede de Ethernet industrial são: 
 Switches (dispositivos que são utilizados nas redes para o 
encaminhamento de frames entre os nós) seu uso é para evitar a arbitragem no 
barramento; 
 Canais dedicados de uso de 10 Mbps a 10000 Mbps; 
 IEEE802.1p/Q padrão para o acréscimo nos campos de prioridade e de 
QoS (Quality of Service) ao frame Ethernet tradicional; 
 Canal para full duplex afim de evitar e eliminar colisões; 
 Rede Fast Ethernet no backbone para levar a velocidade em até 
200Mbps. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 9 - Faixa de Aplicações de redes Ethernet 
 
Fonte: Seixas Filho, 2003. 
 
As organizações construíram a partir dos seus respectivos protocolos níveis de 
aplicação para a rede Ethernet TCP/IP. Sendo os mais conhecidos: 
 Modbus/TCP (Modbus para TCP/IP); 
 Foundation Fieldbus High Speed Ethernet; 
 Profinet (Profibus para Ethernet) (BORGES, 2007). 
 
Características da Ethernet podem ser analisadas pela tabela 3 abaixo. 
 
 
Tabela 2 – Características da Ethernet 
 
Número de nós 211 ou 229 em modos estendidos 
Taxa de Transmissão 10 Mbit/s, 100 Mbit/s e 1 Gbit/s 
 
 
Variável de acordo com o cabeamento 
utilizado. 
 
 
 
 
Comprimento de Rede 
Tipo Comprimento 
10Base5 500m 
10Base2 200m 
10BaseT, 100BaseTx 100m 
Fibra Ótica mono modo 
com switches 
Até 50 km 
Conectores RJ45 ou coaxiais 
Tamanho do Pacote de dados Até 1500 bytes 
Topologia Barramento ou estrela 
Tecnologia de comunicação Ponto-a-Ponto 
Alimentação dos Dispositivos Alimentação dos dispositivos é externa 
Algoritmo de acesso ao meio CSMA/CD 
Fonte: Borges, 2007. 
 
Com a falta da padronização não se consegue interoperabilidade entre as 
redes, ou seja, não se tem possibilidade de comunicações direta entre elas. Da forma, 
que o se o usuário tiver duas redes industriais ou mais, tem grandes dificuldades para 
se obter trocas de informações entre as redes, além de ter o custo adicional em peças 
e cabos sobressalentes, softwares e treinamento para seu corpo técnicos nas 
diferentes redes existentes (SHIRASUNA, 2005). 
Existem motivos para o amplo mercado de Ethernet é que com essa rede se 
tem algumas vantagens: 
 Plataforma libre e global; 
 Tecnologia acessível e de fácil entendimento; 
 Velocidade, confiabilidade e segurança; 
 Seus dados compatíveis com todos sistemas operacional; 
 Ampla base de equipamentos disponível no mercado com diversos 
fabricantes (FERNANDES, 2003). 
A Ethernet Industrial tem sua capacidade extrapolada em utilização como rede 
de comunicação. Mais que apenas um emprego de tecnologia de rede local de TI 
(Tecnologia daInformação) no chão de fábrica, A Ethernet tem sua utilização 
possibilitada em vários protocolos que são usadas na Internet (TCP/IP, http, etc.) o 
 
 
 
que levou a mudança drásticas como se lida com as informações na industrias. 
(SHIRASUNA, 2005). 
Segundo os autores ERIKSSON, COESTE e HENNIG (2006), Toda a Ethernet 
Industrial será responsável por uma grande porcentagem do mercado, mas deve 
substituir os barramentos de campos tradicionais. Visto que não existe razões técnicas 
para se substituir e também sob o ponto de vista de custo, a Ethernet onde exigem 
aplicações de determinismo seu custo é elevado. 
 
 
 
 
 
4. SISTEMA DE CONTROLE VIA REDE 
 
Os sistemas de controle via rede é considerado um sistema de controle onde 
são distribuídos sensores, atuadores e controladores são interconectados através de 
uma rede de comunicação. Com a utilização do sistema de controle via rede em 
sistema de manufatura automatizado tem sido mostrado uma nova área para 
pesquisas multidisciplinar, com conhecimentos relacionados de sistemas de controle, 
sistemas de tempo real e redes de comunicação. Com isso tem formas de garantir 
uma estabilidade e desempenhos requeridos para um sistema de controle via rede, 
com ferramentas para análise e projetos baseados nos conceitos e parâmetros de 
redes de comunicação e técnicas de controle tornam-se necessários (GODOY, 2007). 
Tem consistido em malhas de controle que são realimentadas sob um sistema de 
comunicação (figura 10). 
 
Figura 10 – Exemplo da Estrutura de um Sistema de Controle via Redes. 
 
 
Fonte: Godoy, 2007. 
 
Um dos requisitos principais para um sistema de controle via rede com relação 
à rede de comunicação, é que seja oferecida um serviço de comunicação em tempo 
real. Subjacente a este tipo de serviço, as possibilidades de suportar os fluxos de 
 
 
 
mensagens periódicas, de forma a transferir os dados periódicos em relação com o 
controle, a capacidade em garantir um tempo resposta de limite superior para transferir 
mensagens entre os nós computacionais e a capacidade de garantir um 
comportamento temporal e previsível com a presença de carga na rede variável por 
causa do trafego não relacionado a aplicação de controle (SANTOS, 2004). 
Para a compreensão as redes de controle via rede é necessário entender o 
conceito de sistemas de controle por computador. Uma malha clássica de controle por 
computador existe três partes principais: o elemento sensor para aquisição de dados, 
o computador para executar os algoritmos de controle e o atuador para transmitir os 
sinais de controle par a planta física. 
Quando várias malhas de controles são fechadas sob um computador, 
algoritmos de controle tornam-se programas concorrente para executar sobre os 
recursos computacionais compartilhados e escassos, como CPU, memória e a 
unidades E/S. É necessário então uma política para o escalonamento de tarefas, de 
forma que os diversos programas tenham a execução correta e garantida, nos termos 
lógicos e temporais. Faz-se fundamental a consideração do paradigma de tempo real 
que faz a contemplação dos requisitos lógicos e temporais de um grupo de programas 
concorrentes (CERVIN, 2003). 
 Os elementos sensores, controladores e atuadores podem ser considerados 
como sistemas computacionais com uma interface de comunicações sob a rede (nós 
computacionais de comunicação). A disposições de nós computacionais sob a rede 
para a criação de um sistema de controle via rede tem-se realizada entre três formas 
distintas, caracterizando assim três possíveis tipos de arquiteturas de sistemas de 
controle via rede conforme é visto na figura 11 (SANTOS, 2004). 
 
Figura 11 – Arquitetura de Sistema de Controle via rede 
 
 
 
 
Fonte: Santos, 2004. 
 
Dois tipos de atrasos vão ser considerados em sistema de controle via rede: 
um relacionado com a execução das tarefas sob os nós computacionais de 
processamento e outro relacionado com a transmissão de mensagens sob a rede de 
comunicação. Como apresentado na figura 11, possuem diferença de arquiteturas 
apresentadas está na quantidade de fluxos de mensagens sob a rede que comunica, 
nos atrasos e variações de atrasos na execução das tarefas e nas transmissões de 
mensagens. Estes aspectos tende a influenciar diretamente o desempenho e a 
estabilidade de um sistema de controle via rede. Na figura 11 (a) e (b) tem apresentado 
a arquitetura de sistema de controle via rede composto por dois nós computacionais 
contendo diferenças básicas a disposição do controlador e que geram apenas um 
único fluxo de mensagens sob a rede de comunicação. Na figura 11 (c) apresenta uma 
arquitetura do sistema com três nós computacionais e gerando dois fluxos de 
mensagens sob a rede de comunicação (SANTOS, 2004). 
Segundo o autor Souza (2005), os sistemas de arquitetura ponto-aponto (Nível 
Um e Nível Zero) são tem sido adequado quando se pensa em trabalhar com 
modularidade, diagnóstico integrado e descentralização do controle. Assim sendo, a 
utilizações baseadas nas redes de barramento comum permitindo ao sistema ser 
projetado com modularidade e redução nos custos de instalação (Figura 12). 
 
 
 
 
Figura 12 - Diagrama de Blocos NCS 
 
Fonte: Souza, 2005. 
 
No Networked Control Systems (NCS) a utilização de um barramento comum 
traz consigo os benefícios já mencionados anteriormente, mas também introduz 
atrasos nas trocas de informações entre os sensores e atuadores (Nível Zero) e os 
controles lógicos programáveis (Nível Um). Apresentando atrasos são ocasionados 
pelo compartilhamento do meio de comunicação, por tempo de codificação e 
decodificação e pelo tempo de transmissão. Os valores desses atrasos tendem a ser 
constantes, randômicos ou limitados, tudo dependerá do hardware e do tipo de 
protocolo utilizado. Para o sistema de controle a existência de atrasos pode causar 
degradação do desempenho e até mesmo levar a instabilidade (SOUZA, 2005). 
 
 
 
 
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
Com o levantamento bibliográfico realizado, é possível notar como a tecnologia 
avançou e desenvolveu novas ferramentas para a comunicações em indústrias, sendo 
um investimento vantajoso, levando o leitor a aprofundar-se nos sistemas 
mencionados, já com o conhecimento de suas estruturas e uma base do 
funcionamento de cada uma das redes indústrias, dando oportunidade para trabalhos 
futuros que podem ser focados na evolução de cada tipo de protocolo e redes 
industriais, e até mesmo o desenvolvimento de um protótipo relacionado com o 
assunto. 
A grande necessidade de interoperabilidade entre a Tecnologia de Automação 
(TA) e a de Informação (TI), trouxe a possiblidade de interligação entre o processo 
industrial e a parte de gestão da empresa em um mesmo sistema de automação 
industrial motivou o desenvolvimento de sistemas de comunicação, imprescindíveis 
em qualquer complexo industrial. 
Fazendo-se necessário cada vez mais saber como o sistema de comunicação 
de dados, seja ele local, através de redes industriais, seja remota, desenvolvidas para 
sistemas de aquisição, supervisão e controle de processos que serão implementadas, 
considerando características que são próprios da rede, tais como: taxa de 
transmissão, extensão das redes, topologia, meios de transmissão e métodos de 
acesso. Estes fatores são fundamentais para que não se ocorra erros quando planejar 
o desenvolvimento ou atualização no sistema de comunicação industrial. 
 Com os estudos realizados foi possível alcançar o objetivo de compreender a 
utilidade das redes industrias e suas aplicações, conhecendo boa parte de toda a 
estrutura e aplicabilidade das comunicações apontadas. Com todos os dados 
levantados e a opinião dos autores especializados no tema estudado, conclui-se que 
essas redes possuem uma grande aplicabilidade no meio industrial, sendo vantajosas, 
e se adaptando em várias condições. Com isso, esse trabalhoatinge o objetivo 
proposto, abordando uma base geral do desenvolvimento e funcionamento das redes 
estudadas, podendo ter uma noção dos benefícios que elas proporcionam. 
 
 
 
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