Redes - Protocolos Industriais

Prévia do material em texto

2/10/2014 1REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI2/10/2014 1REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI2/10/2014 1REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI2/10/2014 1REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI2/10/2014 12/10/2014 12/10/2014 1
REDES INDUSTRIAISREDES INDUSTRIAIS
SEMANA 13 SEMANA 13 –– PROTOCOLOS PROTOCOLOS 
INDUSTRIAIS E PREDIAIS E INDUSTRIAIS E PREDIAIS E 
APLICATIVOS DE SUPERVISÃOAPLICATIVOS DE SUPERVISÃO
2/10/2014 2REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Device Net
 Apresentado em 1994 originalmente pela Allen-Bradley, o 
DeviceNet teve sua tecnologia transferida para a ODVA em 
1995. 
 A ODVA (Open DeviceNet Vendor Association) é uma 
organização sem fins lucrativos composta por centenas de 
empresas ao redor do mundo que mantém, divulga e promove o 
DeviceNet e outras redes baseadas no protocolo CIP (Common 
Industrial Protocol). 
 Atualmente mais de 300 empresas estão registradas como 
membros, sendo que mais de 800 oferecem produtos 
DeviceNet no mundo todo.
 www.odva.org – Organização que suporta tecnologias de rede 
construídas sobre o Protocolo Industrial Comum (CIP) 
DeviceNet, EtherNet/IP, CompoNet, ControlNet
 Não é mundial!
2/10/2014 3REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Device Net
 DeviceNet é um rede digital, multi-drop 
para conexão entre sensores, 
atuadores e sistema de automação 
industrial em geral. 
 Ela foi desenvolvida para ter máxima 
flexibilidade entre equipamentos de 
campo e interoperabilidade entre 
diferentes vendedores. 
2/10/2014 4REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Device Net : Classifica-se como Device Bus – Alta velocidade, 
comunicação a nível de byte, comunicação com equipamentos 
discretos e analógicos, possui alto poder de diagnóstico com os 
devices de rede.
2/10/2014 5REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Device Net - Objetivos
 Objetivos de transportar 2 tipos 
principais de informações
 Dados cíclicos de sensores e atuadores, 
diretamente relacionados ao controle e, 
 Dados acíclicos indiretamente 
relacionados ao controle, como 
configuração e diagnóstico. 
2/10/2014 6REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Camada Física e de Acesso a Rede Device Net
 É baseada na tecnologia CAN (Controller 
Area Network) e as camadas superiores no 
protocolo CIP, que define uma arquitetura 
baseada em objetos e conexões entre eles.
 O CAN originalmente foi desenvolvido pela 
BOSCH para o mercado de automóvel 
Europeu para substituir os caros chicotes de 
cabo por um cabo em rede de baixo custo 
em automóveis. 
 Como resultado, o CAN tem resposta rápida 
e confiabilidade alta para aplicações 
principalmente nas áreas automobilística.
2/10/2014 7REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Rede Device Net
 Pode conter até 64 dispositivos onde 
cada disposito ocupa um nó na rede.
 Endereçados de 0 a 63
 A Camada MAC usa o CSMA (Carrier 
Sense Multiple Access with bit wise 
Arbitration)
2/10/2014 8REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Exemplo de Rede Device Net - O mecanismo de
comunicação é peer to peer com prioridade. O esquema de arbitragem é 
herdado do protocolo CAN e se realiza bit a bit.
2/10/2014 9REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Aplicações Device Net
2/10/2014 10REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Características da Rede Device Net
 Topologia baseada em tronco principal com ramificações. 
 O tronco principal deve ser feito com o cabo DeviceNet 
grosso.
 As ramificações com o cabo DeviceNet fino ou chato. 
 Cabos similares podem ser usados desde que suas 
características elétricas e mecânicas sejam compatíveis 
com as especificações dos cabos padrão DeviceNet. 
 Permite o uso de repetidores, bridges, roteadores e gateways. 
 Suporta até 64 nós, incluindo o mestre, endereçados de 0 a 63 
(MAC ID). 
 Cabo com 2 pares: um para alimentação de 24V e outro para 
comunicação. 
 Inserção e remoção à quente, sem necessidade de desconectar 
a alimentação da rede. 
 Suporte para equipamentos alimentados pela rede em 24V ou 
com fonte própria. 
 Uso de conectores abertos ou selados. 
 Proteção contra inversão de ligações e curto-circuito. 
2/10/2014 11REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Características da Rede Device Net
 Alta capacidade de corrente na rede (até 16 A). 
 Uso de fontes de alimentação de prateleira. 
 Diversas fontes podem ser usadas na mesma rede 
atendendo às necessidades da aplicação em termos 
de carga e comprimento dos cabos. 
 Taxa de comunicação selecionável :125, 250 e 500 
kbps. 
 Comunicação baseada em conexões de E/S e 
modelo de pergunta e resposta. 
 Diagnóstico de cada equipamento e da rede. 
 Transporte eficiente de dados de controle discretos e 
analógicos. 
 Detecção de endereço duplicado na rede. 
 Mecanismo de comunicação extremamente robusto 
a interferências eletromagnéticas. 
2/10/2014 12REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Características no Nível Físico
 Topologia física básica do tipo linha principal com 
derivações.
 Barramentos separados de par trançado para a 
distribuição de sinal e de alimentação (24VCC), 
ambos no mesmo cabo.
 Inserção e remoção de nodos a quente, sem 
necessidade de desconectar a alimentação da rede.
 Uso de opto acopladores para permitir que 
dispositivos alimentados externamente possam 
compartilhar o cabo do barramento com os 
dispositivos alimentados pelo barramento.
 Usa terminadores de 121 ohms em cada fim de linha.
 Permite conexão de múltiplas fontes de alimentação.
 As conexões podem ser abertas ou seladas
2/10/2014 13REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Caixa de Conexão Aberta e Conexão Selada
2/10/2014 14REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
A partir de cada dropline vários dispositivos 
podem ser ligados em daisy chain.
2/10/2014 15REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Cabos: Há 4 tipos de cabos 
padronizados: o grosso, o médio, o fino e 
o chato. É mais comum o uso do cabo 
grosso para o tronco e do cabo fino para 
as derivações.
2/10/2014 16REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
2/10/2014 17REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Vista dos componentes do cabo padrão DeviceNet
2/10/2014 18REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Velocidades de transmissão e comprimentos de 
cabo na DeviceNet
2/10/2014 19REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
E x emp l o : C á l c u l o d a d e r i v a ç ã o c u m u l 
a t i v a
2/10/2014 20REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
E x emp l o : C á l c u l o d a d e r i v a ç ã o c u m u l a t i v a
2/10/2014 21REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
E x emp l o : C á l c u l o d a d i s t â n c i a m á x i m a d o s 
c a b o s
2/10/2014 22REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Cálculo da distância Máxima dos cabos
 Derivação 1: Não é considerada porque seu 
comprimento é menor que a distância da 
linha tronco para o resistor de terminação 
(1.5 m).
 Derivação 2: É considerada, já que 5 > 1,5 + 
1,5.
 Derivação 3: Não é considerada.
 Distância máxima dos cabos = (5 m + 50 m + 
12 m) = 67 metros.
2/10/2014 23REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
2/10/2014 24REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Resistividade de cabos DeviceNet
2/10/2014 25REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Cálculo de queda de tensão numa rede DeviceNet
2/10/2014 26REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Comprimento do segmento de rede x corrente máxima para 
fonte única
2/10/2014 27REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
E x emp l o: Posicionamento da Fonte de 
Alimentação
2/10/2014 28REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
E x emp l o: Posicionamento da Fonte de 
Alimentação
 Vamos determinar se a fonte de alimentação está 
sobrecarregada ou não:
 1) Somatório das correntes dos dispositivos da 
Seção 1: (1,10 + 1,25 + 0,50) = 2,85
 2) Somatório das correntes dos dispositivos da 
Seção 2: (0,25 + 0,25 + 0,25) = 0,75
 3) O comprimento da seção 1 é de 86 metros. 
Consultando a tabela para 100 metros verificamos 
que a corrente máxima permitida é de 2,93 A.
 O comprimento da seção 2 é de 158 metros. 
Consultando a tabela para 160 metros encontramos 
1,89 A.
 Logo, toda a rede está operacional.
2/10/2014 29REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
A Rockwell Automation desenvolveu um aplicativo que facilita 
a configuração de um barramento DeviceNet. O software 
realiza os cálculosnecessários para verificação de 
comprimentos de cabo, corrente, etc.
2/10/2014 30REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
2/10/2014 31REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Formato do Frame de Dados
2/10/2014 32REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Processo de Arbitragem - o valor do identificador da mensagem 3 tem 
um menor valor binário e portanto uma maior prioridade que as demais 
mensagens.
2/10/2014 33REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Modelo de rede - Utiliza paradigma 
Produtor/Consumidor que suporta vários 
modelos de rede.
Produtor/Consumidor
 O Dado é identificado pelo seu conteúdo. 
 A mensagem não necessita explicitar o 
endereço da fonte e destino dos dados.
 Também não existe o conceito de mestre.
 Qualquer nodo pode iniciar um processo de 
transmissão. 
 Este modelo permite gerar todos os demais:
2/10/2014 34REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Modelo Mestre/Escravo
2/10/2014 35REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Modelo Peer-to-Peer
2/10/2014 36REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Modelo Multi-Mestre
2/10/2014 37REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Protocolo DeviceNet
2/10/2014 38REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Conectores - Há três tipos básicos de 
conectores: o aberto, o selado mini e o selado 
micro. 
O uso de um ou de outro depende da 
conveniência e das características do 
equipamento ou da conexão.
2/10/2014 39REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Conector Aberto, Selado Mini e Selado Micro
2/10/2014 40REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Ligação dos Resistores de Terminação
2/10/2014 41REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Derivadores (TAPS) – T-Port Tap 
 Conecta um 
dispositivo simples 
ou uma linha de 
derivação “drop 
line” através de um 
conector estilo plug-
rápido. 
2/10/2014 42REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Derivadores – Device Port
 componentes selados 
que conectam ao “trunk 
line” via “drop line” 
através de conectores 
de desconexão rápida 
somente dispositivos 
compatíveis a rede 
DeviceNet. 
 Existem DevicePort 
para conectar 4 ou 8 
dispositivos. 
2/10/2014 43REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Derivação tipo box “DeviceBox” 
 são elementos passivos 
que conectam 
diretamente os 
dispositivos DeviceNet 
no “Trunk Line” através 
de conexões de 
terminais para até 8 
nós.
 Eles possuem tampa 
removível selada que 
permite montagem em 
máquina ou no chão de 
fábrica. 
2/10/2014 44REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Derivação de Alimentação “PowerTap”
 O “PowerTap” possui 
proteção de sobre 
corrente para o cabo 
tipo “thick” (grosso). 
 Com proteção a diodo é 
possível utilizar vários 
“PowerTaps” permitindo 
assim o uso de várias 
fontes de alimentação.
2/10/2014 45REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Protocolo DeviceNet Resumo
Cumulative
Drop-line Budget
156m @ 125Kbaud
78m @ 250Kbaud
39m @ 500Kbaud
(Maximum of 6m each)
Trunk line Distance
and Baud rate
100m Max. with Thin cable
500m @ 125Kbaud (thick)
250m @ 250Kbaud (thick)
100m @ 500Kbaud (thick)
(longer with Repeaters)
Maximum Devices
64 Nodes per Network
Physical Media
(Shielded Twisted Pair)
Communications and Power
Thick - Trunk or drop
Thin - Trunk or Drop
Flat - Trunk only
Drop-line wiring
Single drop
Daisy-chaining off drop
Branching off drop
ALLE N-BRADLEY
7 8 9
4 5 6
1 2 3
. 0 -
<---- ----------- --'
<
-
-
 
F1
F6
F2
F7
F3
F8
F4
F9
F5
F1
0
Pa ne lV ie w 5 5 0
< >
^
v
Device Connections
T-Taps
Zero-drop
(Maximum 6m each)
Terminating Resistors
120W Resistors at both
network trunkline ends
Network Power
•24vDC power to devices
•Thick & Flat trunk rated to 8 amps
•Thin wire rated at 3 amps
Messaging Services
Producer/Consumer
High-speed I/O
Programming
Configuration
Diagnostics
DeviceNet Specifications
47
ELECTRONIC DATA SHEET
48
CÁLCULO DE CORRENTE
49
TENSÃO NOS EQUIPAMENTOS
50
ATERRAMENTO
CCM inteligente 
CCMi – Área 1 CCMi – Área 2 CCMi – Área 3
Engenharia e 
Manutenção
Gerenciamento
de Ativos
Controle do
Processo
Operação e
Controle
Impressão de 
Relatórios
CCMi
Rede de Comunição – Integração Total
CCMi – Área 1 CCMi – Área 2 CCMi – Área 3
Engenharia e 
Manutenção
Gerenciamento
de Ativos
Controle do
Processo
Operação e
Controle
Impressão de 
Relatórios
CCMi
Rede de Comunição – Integração Total
Centro de Controle de Motores Inteligentes
2/10/2014 53REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI2/10/2014 53REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI2/10/2014 53REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Pontos Fortes e Fracos do DeviceNet
 Escolha de 
Velocidades
 Ter 24 VDC no cabo
 Grande número de 
fornecedores
 Distância do SPUR 
menor que 6 
metros, o projeto é 
diferente do mundo 
real.
 Não é mundial (IEC)
 Velocidade baixa 
quando comparado 
com o Profibus DP
2/10/2014 54REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
O que é Profibus 
 O PROFIBUS é um padrão de rede de campo aberto 
e independente de fornecedores, onde a interface 
entre eles permite uma ampla aplicação em 
processos, manufatura e automação predial. 
 Esse padrão é garantido segundo as normas EN 
50170 e EN 50254. 
 Desde janeiro de 2000, o PROFIBUS foi firmemente 
estabelecido com a IEC 61158, ao lado de mais sete 
outros fieldbuses.
 A IEC 61158 está dividida em sete partes, 
nomeadas 61158-1 a 61158-6, nas quais estão as 
especificações segundo o modelo OSI. 
2/10/2014 55REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Profibus
 Mais de 1300 associados ao redor do mundo 
 Mais de 20 milhões de nós instalados com 
sucesso 
 Mais de 2800 produtos e mais de 2000 
fornecedores, atendendo às mais diversas 
necessidades de aplicações. 
 Um extensivo catálogo de produtos pode ser 
obtido no site http://www.profibus.com/.
 Descrição da tecnologia em 
http://www.profibus.com.br.
2/10/2014 56REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Comunicação Industrial Profibus
2/10/2014 57REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
 Ethernet, PROFIBUS e AS-Interface, oferece as 
condições ideais de redes abertas em processos 
industriais. 
 No nível de atuadores/sensores o AS-Interface é o 
sistema de comunicação de dados ideal (baixo custo, 
alimentação de 24 VDC). 
 No nível de campo, a periferia distribuída, tais como: 
módulos de E/S, transdutores, acionamentos (drives), 
válvulas e painéis de operação, trabalham em sistemas 
de automação, via um eficiente sistema de comunicação 
em tempo real, o PROFIBUS DP ou PA. A transmissão 
de dados do processo é efetuada ciclicamente, enquanto 
alarmes, parâmetros e diagnósticos são transmitidos 
somente quando necessário, de maneira acíclica.

2/10/2014 58REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
 No nível de célula, os controladores programáveis, 
como os CLPs e os PCs, comunicam-se entre si, 
requerendo, dessa maneira, que grandes pacotes de 
dados sejam transferidas em inúmeras e poderosas 
funções de comunicação. 
 Além disso, a integração eficiente aos sistemas de 
comunicação corporativos existentes, tais como: 
Intranet, Internet e Ethernet, são requisito 
absolutamente obrigatório. 
 Essa necessidade é suprida pelos protocolos 
PROFIBUS FMS e PROFINet.
2/10/2014 59REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Arquitetura Profibus
 Três variantes principais:
 Profibus DP
 Profibus FMS
 Profibus PA
Transparent Communication from
Sensor/Actuator to Area Controller
CNC
Area
Controller
Ethernet/TCP/IP TCP/IP/Ethernet
PROFIBUS-FMS
PROFIBUS-DP PROFIBUS-PA
Factory 
Level
Bus Cycle
Time 
< 1000 ms
Cell 
Level
Bus Cycle
Time 
< 100 ms
Field 
Level
Bus Cycle
Time 
< 10 ms
PC/VME
VME/PC
PLC DCS
2/10/2014 62REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Profibus DP
 O PROFIBUS DP é a solução de alta velocidade 
(high-speed) do PROFIBUS. 
 Voltado para sistemas de controle, onde se destaca 
o acesso aos dispositivos de I/O distribuídos. 
 É utilizada em substituição aos sistemas 
convencionais 4 a 20 mA, HART ou em transmissão 
com 24 Volts. 
 Utiliza-se do meio físico RS-485 ou fibra ótica. 
 Requer menos de 2 ms para a transmissão de 1 
kbyte de entrada e saída e é amplamente utilizada 
em controles com tempo crítico. 
 Atualmente, 90% das aplicações envolvendo 
escravos Profibus utilizam-se do PROFIBUS DP. Essa variante está disponível em três versões: DP-
V0 (1993), DP-V1 (1997) e DP-V2 (2002). 
2/10/2014 63REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Versões do Profibus DP
2/10/2014 64REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
2/10/2014 65REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
PROFIBUS-FMS
 É a solução de padrão de comunicação 
universal que pode ser usada para resolver 
tarefas complexas de comunicação entre 
CLPs e DCSs. 
 Suporta a comunicação entre sistemas de 
automação, assim como a troca de dados 
entre equipamentos inteligentes, e é 
geralmente utilizada em nível de controle. 
 Recentemente, pelo fato de ter como função 
primária a comunicação mestre-mestre (peer-
to-peer), vem sendo substituída por 
aplicações em Ethernet.
2/10/2014 66REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
PROFIBUS-PA
 É a solução PROFIBUS que atende os 
requisitos da automação de processos, onde 
se tem a conexão de sistemas de automação 
e sistemas de controle de processo com 
equipamentos de campo, tais como: 
transmissores de pressão, temperatura, 
conversores, posicionadores, etc. 
 Pode ser usado em substituição ao padrão 4 
a 20 mA. 
2/10/2014 67REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
PROFIBUS-PA
 Oferece perfil original da aplicação para a automação do processo 
e interoperabilidade dos equipamentos de campo dos diferentes 
fabricantes. 
 Adição e remoção de estações de barramentos mesmo em áreas 
intrinsecamente seguras sem influência para outras estações. 
 Uma comunicação transparente através dos acopladores do 
segmento entre o barramento de automação do processo 
PROFIBUS PA e do barramento de automação industrial 
PROFIBUS-DP. 
 Alimentação e transmissão de dados sobre o mesmo par de fios 
baseado na tecnologia IEC 61158-2. 
 Uso em áreas potencialmente explosivas com blindagem 
explosiva tipo “intrinsecamente segura” ou “sem segurança 
intrínseca”. 
 Benefícios econômicos:
 Instalações com redução de até 40% em alguns casos em relação aos 
sistemas convencionais
 Custos de manutenção com redução de até 25% em alguns casos em 
relação aos sistemas convencionais
 Menor tempo de startup, oferece um aumento significativo em 
funcionalidade e segurança.
2/10/2014 68REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Profibus DP e PA
 A conexão dos transmissores, conversores e 
posicionadores em uma rede PROFIBUS DP 
é feita por um coupler DP/PA. 
 O par trançado a dois fios é utilizado na 
alimentação e na comunicação de dados 
para cada equipamento, facilitando a 
instalação e resultando em baixo custo de 
hardware, menor tempo para iniciação, 
manutenção livre de problemas, baixo custo 
do software de engenharia e alta confiança 
na operação. 
2/10/2014 70REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Arquitetura de comunicação do Protocolo PROFIBUS: Todas as 
variantes do PROFIBUS são baseadas no modelo de comunicação de 
redes OSI em concordância com o padrão internacional ISSO 7498.
2/10/2014 71REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
PROFUBUS DP e PA
 O protocolo de comunicação PROFIBUS PA usa o 
mesmo protocolo de comunicação PROFIBUS DP. 
 Isto porque os serviços de comunicação e 
mensagens são idênticos.
 De fato, o PROFIBUS PA = PROFIBUS DP -
protocolo de comunicação + Serviços Acíclico 
Estendido + IEC61158 que é a Camada Física, 
também conhecida como H1.
 Permite uma integração uniforme e completa entre 
todos os níveis da automação e as plantas das áreas 
de controle de processo.
 Isto significa que a integração de todas as áreas da 
planta pode ser realizada com um protocolo de 
comunicação que usa variações diferentes.
2/10/2014 72REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
IEC 61158-2 e o Modelo
2/10/2014 73REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Perfil de comunicação PROFIBUS – Communication Profile:define como 
os dados serão transmitidos serialmente através do meio de comunicação.
 O DP é o perfil mais utilizado. 
Otimizado para alta velocidade 
e conexão de baixo custo, foi 
projetado especialmente para a 
comunicação entre sistemas de 
controle de automação e seus 
respectivos I/O’s distribuídos 
em nível de dispositivo.
 O PROFIBUS-DP pode ser 
usado para substituir a 
transmissão de sinal
 em 24 V em sistemas de 
automação de manufatura 
assim como para a transmissão 
de sinais de 4 a 20 mA ou 
HART em sistemas de 
automação de processo.
2/10/2014 74REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Perfil Físico
2/10/2014 75REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
RS 485: O MEIO FÍSICO MAIS APLICADO DO 
PROFIBUS, FIBRA ÓPTICA USADA EM CASO DE 
LONGAS DISTÂNCIAS (MAIOR QUE 80 KM)
 Transmissão Assíncrona NRZ. 
 Baud rates de 9.6 kBit/s a 12 Mbit/s, selecionável. 
 Par trançado com blindagem. 
 32 estações por segmento s/repetidor, máx. 126 
estações c/repetidor.
 Distância dependente da taxa de transmissão 
 12 MBit/s = 100 m; 1.5 MBit/s = 400m; < 187.5 kBit/s 
= 1000 m. 
 Distância expansível até 10Km com o uso de 
repetidores. 
 9 PIN, D-Sub conector. 
76
PROFIBUS DP 
ARQUITETURA
• MÁXIMO DE 32 DISPOSITIVOS POR S/ REPETIDOR
. MÁXIMO DE 126 DISPOSITIVOS C/ REPETIDOR
78
PROFIBUS DP 
ARQUITETURA Taxa de 
transmissão 
[Kbits/s]
Distância por 
segmento
9.6; 19.2; 45.45; 
93.75
1200
187.5 1000
500 400
1500 200
3000; 6000; 12000 100
Os valores referentes ao cabo do tipo A 
tem as seguintes propriedades:
Impedância  135 a 165W
Capacitância < 30 pf/m
Resistência de loop < 110W/Km
Diâmetro do fio > 0,64 mm
Secção do cordão de guia > 0,34 mm2
•MÁXIMO DE 32 DISPOSITIVOS POR S/ REPETIDOR
MÁXIMO DE 126 DISPOSITIVOS C/ REPETIDOR
PROFIBUS DP CABO E CONECÇÕES
•CABO, ATERRAMENTO E TERMINAÇÃO
82
PROFIBUS DP CABO E CONECÇÕES
•CONECTORES MAIS COMUNS
2/10/2014 84REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Detalhe do Conector Típico 9 – Pin Sub D
2/10/2014 85REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Detalhe da Preparação do Cabo Profibus
2/10/2014 86REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Conexão de Conectores e Indutores na Rede 
Profibus DP
2/10/2014 87REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Repetidores, Terminadores e Link Ópticos
2/10/2014 88REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
89
PROFIBUS DP COMUNICAÇÃO NO BARRAMENTO
•COMUNICAÇÃO CÍCLICA E ACICLICA NO DP-V1
2/10/2014 90REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Para casos com mais de 32 estações ou para redes densas, 
devem ser utilizados repetidores. O comprimento máximo do 
cabeamento depende da velocidade de transmissão.
2/10/2014 91REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
TECNOLOGIA DE TRANSMISSÃO NO PROFIBUS PA
 o IEC 61158-2 e foi elaborada 
no intuíto de satisfazer os 
requisitos das indústrias 
químicas e petroquímicas: 
segurança intrínseca e 
possibilidade de alimentar os 
equipamentos de campo pelo 
barramento. 
 As opções e os limites de 
trabalho em áreas 
potencialmente explosivas 
foram definidos segundo o 
modelo FISCO ( Fieldbus 
Intrinsically Safe Concept).
2/10/2014 92REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
TRANSMISSÃO POR FIBRA ÓPTICA: A solução utilizando-se de fibra 
óptica vem atender às necessidades de imunidade a ruídos, diferenças de 
potenciais, longas distâncias, arquitetura em anel e redundância física e 
altas velocidades de transmissão.
2/10/2014 93REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Camada MAC no Profibus
 A arquitetura e a filosofia do 
protocolo PROFIBUS 
asseguram a cada estação 
envolvida nas trocas de dados 
cíclico um tempo suficiente para 
a execução de sua tarefa de 
comunicação dentro de um 
intervalo de tempo definido. 
 Para isso, utiliza-se do 
procedimento de passagem de 
“token”, usado por estações 
mestres do barramento ao 
comunicar-se entre si, e o 
procedimento mestre-escravo
para a comunicação com as 
estações escravas. 
2/10/2014 94REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Comunicação Mestre-Escravo
2/10/2014 95REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Serviços do PROFIBUS (nível 2) 
2/10/2014 96REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
ELEMENTOS DA REDE PROFIBUS PA
 Mestres (Masters): são elementos responsáveis pelo controle do 
barramento. Podem ser de duas classes: 
 Classe 1: responsável pelas operações cíclicas (leitura/escrita) e 
controle das malhas abertas e fechadas do sistema de 
controle/automação(CLP). 
 Classe 2: responsável pelos acessos acíclicos dos parâmetros e 
funções dos equipamentos PA (estação de engenharia ou estação de 
operação: Simatic PDM ou CommuwinII ou Pactware). 
 Acopladores (Couplers): são dispositivos utilizados para traduzir as 
características físicas entre o PROFIBUS DP e o PROFIBUS PA (H1: 
31,25 kbits/s). E ainda: 
 São transparentes para os mestres (não possuem endereço físico no 
barramento). 
 Atendem aplicações seguras (Ex) e (Non-Ex), definindo e limitando o 
número máximo de equipamentos em cada segmento PA. Podem ser 
alimentados até 24 Vdc, dependendo do fabricante e da área de 
classificação. 
 Podem trabalhar com as seguintes taxas de comunicação, 
dependendo do fabricante: P+F (93.75 kbits/s e SK2: até 12Mbits/s) e 
Siemens (45.45 kbits/s). 
2/10/2014 97REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Arquitetura básica com couplers
2/10/2014 98REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Link Devices
 Link devices : São dispositivos utilizados como 
escravos da rede PROFIBUS DP e mestres da rede 
PROFIBUS PA (H1: 31,25kbits/s). 
 São utilizados para se conseguir altas velocidades 
(de até 12Mbits/s) no barramento DP. 
 E ainda: Possuem endereço físico no barramento. 
 Permitem que sejam acoplados até 5 couplers, mas 
limitam o número de equipamentos em 30 em um 
barramento “Non-Ex” e 10 em barramento “Ex”. Com 
isso, aumentam a capacidade de endereçamento da 
rede DP. 
2/10/2014 99REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
ENDEREÇAMENTO NA REDE PROFIBUS
2/10/2014 100REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Topologia Estrela 
2/10/2014 101REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Topologia Barramento
2/10/2014 102REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Topologia Ponto-a-Ponto
2/10/2014 103REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI2/10/2014 103REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI2/10/2014 103REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Pontos Fortes e Fracos do Profibus
 Mais veloz que o 
DeviceNet
 É IEC
 Pode importar HART 
(DP-V2)
 Permite alcance maior 
que o DeviceNet
 Grande número de 
fornecedores
 O uso de Spur não 
é usual
 Alimentação externa 
(pela norma)
 Terminadores 
alimentados (porém 
tem imunidade a 
ruídos)
APLICATIVOS DE SUPERVISÃOAPLICATIVOS DE SUPERVISÃO
 SCADA (SCADA (SupervisorySupervisory ControlControl andand Data Data AcquisitionAcquisition ––
Supervisão Controle e Aquisição de Dados.Supervisão Controle e Aquisição de Dados.
 O SCADA faz a coleta e transferência das O SCADA faz a coleta e transferência das 
informações lógicas e analógicas sobre o estado informações lógicas e analógicas sobre o estado 
corrente do sistema, pela exibição desses dados na corrente do sistema, pela exibição desses dados na 
sala de controle e pelo comando remoto de sala de controle e pelo comando remoto de 
dispositivos (automaticamente ou por iniciativa do dispositivos (automaticamente ou por iniciativa do 
operador).operador).
 Controle Controle supervisóriosupervisório é o processo de monitorar a é o processo de monitorar a 
distância uma atividade.distância uma atividade.
2/10/2014 104REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Atribuições de um Sistema SCADAAtribuições de um Sistema SCADA
 Controle Controle –– ação de gerar sinais de forma que a variável ação de gerar sinais de forma que a variável 
controlada se comporte de acordo com o preestabelecido.controlada se comporte de acordo com o preestabelecido.
 Monitoração Monitoração –– aquisição de dados para verificar as condições aquisição de dados para verificar as condições 
de funcionamento do processo (sinalização de valores limites, de funcionamento do processo (sinalização de valores limites, 
ocorrências de falhas, alarmes e relatórios).ocorrências de falhas, alarmes e relatórios).
 Supervisão Supervisão –– aquisição de dados para permitir a elaboração de aquisição de dados para permitir a elaboração de 
uma estratégia de operação para maximizar o retorno financeiro uma estratégia de operação para maximizar o retorno financeiro 
(maior produção, qualidade e eficiência). Necessita de uma (maior produção, qualidade e eficiência). Necessita de uma 
LAN e gateways para ligar diversos protocolos envolvidos e LAN e gateways para ligar diversos protocolos envolvidos e 
seus diversos níveis.seus diversos níveis.
2/10/2014 105REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
ControleControle
2/10/2014 106REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
MonitoraçãoMonitoração
2/10/2014 107REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Supervisão: (a) gateway; (b) LAN e vários Supervisão: (a) gateway; (b) LAN e vários 
processosprocessos
2/10/2014 108REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Definições ImportantesDefinições Importantes
 Aplicativo Aplicativo –– algoritmos de alto nível, conjunto de telas, recursos, algoritmos de alto nível, conjunto de telas, recursos, 
comunicações e configurações elaboradas pelo usuário comunicações e configurações elaboradas pelo usuário 
responsável pela personalização do sistema SCADA. É no responsável pela personalização do sistema SCADA. É no 
aplicativo que é definida toda a funcionalidade do sistema.aplicativo que é definida toda a funcionalidade do sistema.
 Scripts Scripts –– subsub--rotinas (módulos) em que se pode definir linhas rotinas (módulos) em que se pode definir linhas 
de código em linguagem de programação (de código em linguagem de programação (BasicBasic, VB, C)., VB, C).
 TagsTags –– é o nome dado as variáveis utilizadas em um sistema é o nome dado as variáveis utilizadas em um sistema 
SCADA.SCADA.
 HardkeyHardkey –– dispositivo de segurança ligado à porta paralela ou dispositivo de segurança ligado à porta paralela ou 
USB do microcomputador, que permite e utilização plena do USB do microcomputador, que permite e utilização plena do 
software. Os tipos de software. Os tipos de HardkeyHardkey são:são:
 Configurador Configurador –– Módulo que permite a o desenvolvimento de aplicações de Módulo que permite a o desenvolvimento de aplicações de 
supervisão de processos.supervisão de processos.
 RuntimeRuntime –– Módulo que permite a execução de um aplicativo de supervisão Módulo que permite a execução de um aplicativo de supervisão 
desenvolvido com o uso do Configurador.desenvolvido com o uso do Configurador.
 MasterMaster –– Módulo que engloba o Configurador e o Módulo que engloba o Configurador e o RuntimeRuntime..
2/10/2014 109REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Arquitetura de um Sistema SCADA Arquitetura de um Sistema SCADA 
2/10/2014 110REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Níveis de Arquitetura do Sistema EscadaNíveis de Arquitetura do Sistema Escada
2/10/2014 111REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Arquitetura do Sistema SCADA com o Arquitetura do Sistema SCADA com o 
Mestre em RedeMestre em Rede
2/10/2014 112REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Arquitetura do Sistema SCADA tendo o Arquitetura do Sistema SCADA tendo o 
Servidor como MestreServidor como Mestre
2/10/2014 113REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Arquitetura utilizando CLP Mestre ligado ao Arquitetura utilizando CLP Mestre ligado ao 
ServidorServidor
2/10/2014 114REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Porque a empresa precisa de um sistema Porque a empresa precisa de um sistema 
SCADA (SSC)?SCADA (SSC)?
 QUALIDADE QUALIDADE -- Através do monitoramento das Através do monitoramento das 
variáveis do processo produtivo, (pressão, variáveis do processo produtivo, (pressão, 
temperatura, vazão, etc.) é possível determinar temperatura, vazão, etc.) é possível determinar 
níveis ótimos de trabalho. Caso estes níveis saiam níveis ótimos de trabalho. Caso estes níveis saiam 
da faixa aceitável o SSC pode gerar um alarme na da faixa aceitável o SSC pode gerar um alarme na 
tela, alertando o operador do processo para um tela, alertando o operador do processo para um 
eventual problema no processo produtivo. Desta eventual problema no processo produtivo. Desta 
forma, as intervenções no processo são feitas forma, as intervenções no processo são feitas 
rapidamente, garantindo que o produto final sempre rapidamente, garantindo que o produto final sempre 
tenha as mesmas características.tenhaas mesmas características.
2/10/2014 115REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Porque a empresa precisa de um sistema Porque a empresa precisa de um sistema 
SCADA (SSC)?SCADA (SSC)?
 REDUÇÂO DOS CUSTOS OPERACIONAISREDUÇÂO DOS CUSTOS OPERACIONAIS -- Imagine Imagine 
um processo produtivo com inúmeros instrumentos de um processo produtivo com inúmeros instrumentos de 
medição. Quanto tempo e quantos funcionários medição. Quanto tempo e quantos funcionários 
especializados seriam necessários para percorrer todo especializados seriam necessários para percorrer todo 
o processo de produção afim de realizar a leitura de o processo de produção afim de realizar a leitura de 
todos os instrumentos? Quantas planilhas seriam todos os instrumentos? Quantas planilhas seriam 
necessárias e qual a probabilidade de erros humanos? necessárias e qual a probabilidade de erros humanos? 
Com um SSC é possível centralizar toda a leitura dos Com um SSC é possível centralizar toda a leitura dos 
instrumentos de campo, gerar gráficos de tendência e instrumentos de campo, gerar gráficos de tendência e 
gráficos históricos das variáveis do processo. São gráficos históricos das variáveis do processo. São 
necessários poucos funcionários especializados .necessários poucos funcionários especializados .
2/10/2014 116REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Porque a empresa precisa de um sistema Porque a empresa precisa de um sistema 
SCADA (SSC)?SCADA (SSC)?
 MAXIMIZAR DESEMPENHO DE MAXIMIZAR DESEMPENHO DE 
PRODUÇÃO PRODUÇÃO -- Através da rapidez da leitura Através da rapidez da leitura 
dos instrumentos de campo, as intervenções dos instrumentos de campo, as intervenções 
necessárias podem ser feitas mais necessárias podem ser feitas mais 
rapidamente. Problemas de parada de rapidamente. Problemas de parada de 
máquina por defeitos podem ser máquina por defeitos podem ser 
diagnosticados mais pontualmente e os diagnosticados mais pontualmente e os 
setupsetup´́s de máquina também são agilizados.s de máquina também são agilizados.
2/10/2014 117REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Porque a empresa precisa de um sistema Porque a empresa precisa de um sistema 
SCADA (SSC)?SCADA (SSC)?
 BASE DE DADOS PARA OUTROS SISTEMAS BASE DE DADOS PARA OUTROS SISTEMAS -- Os Os 
SSC podem coletar os dados do processo produtivo e SSC podem coletar os dados do processo produtivo e 
armazenáarmazená--los em banco de dados. Estes dados podem los em banco de dados. Estes dados podem 
ser utilizados para gerar informações importantes, ser utilizados para gerar informações importantes, 
sendo integrados com sistemas MES, ERP, SAP e etc. sendo integrados com sistemas MES, ERP, SAP e etc. 
Podem também fornecer dados em tempo real, para Podem também fornecer dados em tempo real, para 
sistemas que realizam cálculos de OEE, sistemas SFC, sistemas que realizam cálculos de OEE, sistemas SFC, 
sistemas de PCP ou similares.sistemas de PCP ou similares.
 OEE OEE -- Overall Overall EquipmentEquipment EffectivenessEffectiveness
 PCP PCP –– Planejamento e controle de produçãoPlanejamento e controle de produção
 MES MES -- ManufacturingManufacturing ExecutionExecution SystemsSystems
 SFC SFC -- Shop Shop floorfloor controlcontrol
2/10/2014 118REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
SinóticosSinóticos
 Através das telas de sinóticos é que um Através das telas de sinóticos é que um 
processo industrial pode ser monitorado. processo industrial pode ser monitorado. 
 Estas telas são “projetadas e desenhadas” Estas telas são “projetadas e desenhadas” 
através de um desenvolvedor (conforme dito através de um desenvolvedor (conforme dito 
anteriormente) e depois executadas através anteriormente) e depois executadas através 
do executável (do executável (runrun--timetime).).
2/10/2014 119REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
AlarmesAlarmes
 Os Os SSCSSC´́s podem ser configurados para s podem ser configurados para 
gerar alarmes, ou seja, avisar ao usuário do gerar alarmes, ou seja, avisar ao usuário do 
sistema quando uma variável ou condição do sistema quando uma variável ou condição do 
processo de produção está fora dos valores processo de produção está fora dos valores 
previstos.previstos.
 Os alarmes são mostrados na tela em Os alarmes são mostrados na tela em 
formato de planilhas e/ou animações na tela.formato de planilhas e/ou animações na tela.
2/10/2014 120REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Alarmes e SinóticosAlarmes e Sinóticos
2/10/2014 121REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
RelatóriosRelatórios
 Atualmente, os Atualmente, os SSCSSC´́s do mercado possuem s do mercado possuem 
ferramentas para a geração de relatórios na própria ferramentas para a geração de relatórios na própria 
estação de trabalho. Os relatórios mais comuns que estação de trabalho. Os relatórios mais comuns que 
são utilizados são:são utilizados são:
 Relatório de alarmes:Relatório de alarmes: Lista um histórico com os Lista um histórico com os 
alarmes ocorridos durante uma faixa de tempo alarmes ocorridos durante uma faixa de tempo 
escolhida pelo operador do sistema.escolhida pelo operador do sistema.
 Relatório de Acesso:Relatório de Acesso: Lista quais foram os usuários Lista quais foram os usuários 
que acessaram o SSC ou modificaram algum que acessaram o SSC ou modificaram algum 
parâmetro do processo.parâmetro do processo.
 Relatório de variáveis:Relatório de variáveis: Lista a alteração de variáveis Lista a alteração de variáveis 
ao decorrer do tempo/lote/período.ao decorrer do tempo/lote/período.
2/10/2014 122REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Redundância e confiabilidadeRedundância e confiabilidade
 Existem processos industriais Existem processos industriais 
que não podem parar. que não podem parar. 
 Desta forma alguns dos Desta forma alguns dos 
sistemas SCADA podem ser sistemas SCADA podem ser 
configurados de forma configurados de forma 
redundante. (depende do redundante. (depende do 
fabricante) fabricante) 
 Existem inúmeros métodos de Existem inúmeros métodos de 
arquitetura de redundância de arquitetura de redundância de 
dados, variando de fabricante a dados, variando de fabricante a 
fabricante de fabricante de SSCsSSCs..
 O mais utilizado é comumente O mais utilizado é comumente 
chamado de hot chamado de hot standbystandby..
2/10/2014 123REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Aplicativos de MercadoAplicativos de Mercado
 FIX FIX DD´́MACSMACS e IFIX da e IFIX da IntellutionIntellution para aplicações genéricaspara aplicações genéricas
 LAB VIEW da LAB VIEW da NationalNational InstrumentsInstruments para aplicações em para aplicações em 
laboratórios.laboratórios.
 ISIS 1000 da Merlin ISIS 1000 da Merlin GerinGerin para sistemas elétricos.para sistemas elétricos.
 ELIPSE SCADA da Elipse Software (Nacional) para uso ELIPSE SCADA da Elipse Software (Nacional) para uso 
genérico sendo o ELIPSE LAB para aplicações em sistemas de genérico sendo o ELIPSE LAB para aplicações em sistemas de 
laboratório, ELIPSE POWER para sistemas elétricos.laboratório, ELIPSE POWER para sistemas elétricos.
 MIDAS da YOKOGAWAMIDAS da YOKOGAWA
 UNITECUNITEC
 IN TOUCHIN TOUCH
 CimplicityCimplicity da GE da GE FanucFanuc
 ActionAction ViewView
 WinCCWinCC da Siemensda Siemens
2/10/2014 124REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI