Redes Industriais e Tecnologias de Controle

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FENG – ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO
Rede Industrial e Tecnologias de Controle
Redes Industriais Semestre 02/2015
Engenharia de Controle e Automação
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Sistema de Controle Baseado e PC versus 
Controladores Industriais
 Formas de apresentação:
 Um PC com rede de dispositivos I/O;
 Um módulo coprocessador tipo PLC ou PAC 
instalado em PC;
 Um módulo coprocessador tipo PC instalado em um 
PAC
 Um PLC ou PAC de arquitetura aberta.
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Rede Token Ring
 O padrão 802.5 foi desenvolvido pelo IEEE especialmente para redes Token Ring, usando a topologia física tronco ou 
estrela e a topologia lógica anel.
 Os dispositivos em uma rede Token Ring usam um token (código interno que serve como sinal) para estabelecer qual deles 
pode transmitir. Se um dispositivo não precisa transmitir nada, ele passa o token livre para a estação de trabalho seguinte e
assim sucessivamente até encontrar um dispositivo que precisa transmitir algo.
 Os dados trafegam de um dispositivo transmissor para cada nó da rede. Cada um dos outros dispositivos da rede examina o 
endereço no pacote de dados e, sendo o destinatário, guarda uma cópia dos dados e passa o original adiante. Se não for o 
destinatário, ele os envia para o dispositivo seguinte da rede. Quando o dispositivo transmissor recebe de volta a cópia de seu 
primeiro pacote de dados, ele reconhece que deve parar de transmitir e passa o token livre para o próximo dispositivo.
 Para evitar colisões de pacote, as topologias Token Ring asseguram que somente um dispositivo pode enviar informações 
pela rede em um dado instante. O método usado para assegurar que isto ocorra é o pacote de token. Somente o nó que tem o 
controle do pacote de token pode enviar informações pela rede.
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Rede Token Ring
Master #0
Slave #1 Slave #2
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Tecnologia Frame Relay
 O Frame Relay é uma tecnologia de chaveamento baseada em pacotes que foi desenvolvida para resolver 
problemas de comunicação que outros protocolos não conseguiram: a necessidade cada vez maior de altas 
velocidades (64...2048Mbps), maior eficiência em largura de banda e aumento da inteligência dos dispositivos de 
rede de modo a reduzir o processamento do protocolo.
 O Frame Relay é independente de protocolo, ele aceita dados de diferentes protocolos
 As informações são enviadas em pacotes, conhecidos como frames, através da rede. Cada frame contém todas as 
informações necessárias para encaminhá-lo para o destino correto. Desse modo, cada ponto pode se comunicar 
com muitos destinos diferentes usando uma única linha de acesso à rede.
Cabeçalho Dado Terminal
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MMS (Manufacturing Message Specification)
 O MMS é um sistema de mensagens padronizado internacionalmente pelo ISO 9506 para a troca 
de dados em “tempo real” e controle de supervisão entre dispositivos conectados na rede e/ou 
aplicações de computador e/ou controladores.
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MMS (Manufacturing Message Specification)
 Definições para a especificação do protocolo MMS:
 Seqüência de mensagens através da rede;
 Formato (especificação) das mensagens;
 Interação das camadas do MMS com as camadas do Modelo OSI.
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MMS (Manufacturing Message Specification)
 Definições para a especificação do serviço MMS:
 VMD (Virtual Manufacturing Device);
 Serviços (mensagens) realizados entre nós da rede;
 Atributos e parâmetros associados com o VMD e os serviços.
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MMS (Manufacturing Message Specification)
 O modo de operação do MMS é independente do tipo de aplicação e do tipo de dispositivo 
utilizado. O MMS fornece serviços de comunicação em tempo real no modo ponto-a-ponto
para os dispositivos de rede.
 O MMS suporta a implementação de diversos enlaces de comunicação, entre elas Ethernet, 
Token bus, RS232C, OSI, TCP/IP, MiniMap, FAIS, e pode fazer conexão com muitos outros 
tipos de sistemas através de bridges, roteadores e gateways.
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MMS (Manufacturing Message Specification)
 Modo de funcionamento:
 Os serviços MMS são usados para estabelecer e/ou terminar conexões e para o tratamento de erros 
entre dois nós MMS. Duas aplicações MMS estabelecem uma conexão usando o serviço de 
inicialização. Este processo consiste na permuta de alguns parâmetros e a negociação de outros.
 Após a conexão ser estabelecida, cada nó pode assumir a condição de servidor ou cliente, 
independente de qual iniciou a conexão.
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MMS (Manufacturing Message Specification)
 Vantagens:
 Menor custo de instalação e operação dos sistemas de automação
 Interação: é a habilidade das aplicações de rede trocarem dados de processo e de controle entre si, 
sem necessidade de adequações extras. 
 Independência do desenvolvedor da aplicação.
 Conectividade de rede e da função realizada.
 Independência do acesso de dados: é a habilidade da aplicação obter a informação solicitada de 
modo a realizar plenamente a função.
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MMS (Manufacturing Message Specification)
 A maior parte dos protocolos de comunicação fornecem somente o básico: um mecanismo para 
transmitir uma seqüência de bytes ( a mensagem) através da rede. O MMS, adicionalmente a esta 
função básica, proporciona definição da estrutura e hierarquia para as mensagens, o que 
aumenta significativamente a possibilidade de interação entre aplicações independentes.
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MMS (Manufacturing Message Specification)
 Gerenciador de eventos:
 O gerenciador de eventos do MMS fornece uma arquitetura para acessar e gerenciar a rede com 
respeito a eventos como exemplo evento de alarmes da aplicação. As definições são apresentadas 
através do estado de um evento, quem notifica a ocorrência do evento e qual ação o VMD (Virtual 
Manufacturing Device) deve realizar.
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Arquitetura Aberta
 O IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) define arquitetura aberta como uma especificação de serviços 
que providencia a estrutura de interconexão e define a interface de interação entre componentes.
 Operacionalidade plena: padronização da semântica de dados, modelos de comportamento, comunicação e 
mecanismos de interação.
 Portabilidade: habilidade dos componentes do sistema para operar em plataformas diferentes.
 Escalabilidade: habilidade de aumentar ou diminuir a funcionabilidade de um dispositivo na rede.
 Intercambialidade: habilidade de substituir um componente por outro em função da capacidade, segurança ou 
performance.
 O conjunto de especificações IEEE/NIST é o primeiro passo para a solução dos problemas na criação de um sistema 
de arquitetura totalmente aberta.
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Arquitetura Aberta
 RS485 integrado (ModBus RTU)
 DeviceNet™
 EtherNet/IP™
 Profinet – menos os dispositivos Switches e Proxys.
 PROFIBUS DP™
 ControlNet ™, 
 Bluetooth®
 ModbusTCP/IP
 Fieldbus Foundation
 ...
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Industrial Control Networks – pre 2000
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 Permite que a informação trafegue por toda a arquitetura de 
controle
 Dispositivos em didiferentes protocolos de comunicação podem
trocar mensagens entre si
 De um simples PC habilita o usuário a acessar diferentes redes
permitindo vantagens:
 Identificar e configurar todos os dispositivos
 Programar todos os dispositivos de controle
 Coletar informações de diferentes dispositivos
 Monitorar o estado de qualquer dispositivo
 Permite o compartilhamento de informações
 I/O monitorado de multiplos dispositivos
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Industrial ControlNetworks – cerca 2004
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Configure
Control
EtherNet/IP
ControlNet
DeviceNet
Industrial Control Networks – cerca 2006
Collect
Wireless Access Point (AP)
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…for direct connection and real-time control
of devices to controllers
… to connect HMI to 
controllers and devices
… to provide real-time 
controller-to-controller interlocking
…to connect business system 
to the control system
… to gain remote access 
over corporate net or the internet
…to distribute or increase the amount 
of I/O for real-time control
…to provide messaging 
between controllers
… to program, configure, &
monitor the system
Industrial Control Networks – 2009+
Wireless 
Access 
Point (AP)
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The Wireless Network
Enabling powerful use cases
AP
WGB
WGB
Access Point (AP) 
Workgroup Bridge (WGB)
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Palavras Chave
 Wireless Access Point (AP)
 Device that allows wireless devices to connect to a wired network using WiFi
 Workgroup Bridge (WGB) 
 Provides ability to connect several wired clients with a single wireless bridge by learning MAC addresses of its wired 
clients on the Ethernet interface and reports them to the Access Point 
 “Cisco-Unified” Network
 Wireless network consisting of Lightweight Access Points (LWAP) managed centrally by a Wireless LAN 
Controller (WLC) 
 Autonomous Network
 Wireless network enabled by individually managed (autonomous) APs
 IEEE 802.11 a/b/g/n
 MAC & PHY specifications for implementing WLAN in 2.4 & 5 GHz bands
 Multiple-Input/Multiple-Output (MIMO)
 The use of multiple antennas, at both the transmitter and receiver, to improve communication performance
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Perguntas?