O documento fornece uma introdução abrangente às redes industriais, discutindo sua história, aplicações, tipos, topologias e mecanismos de comunicação. Ele descreve como as redes evoluíram para atender às necessidades de comunicação em processos industriais e como diferentes protocolos foram desenvolvidos para aplicações específicas. O documento também fornece exemplos de arquiteturas típicas de redes industriais.

1. Vagner S. Vasconcelos
vsvasconcelos@gmail.com Redes Industriais RTU
1
@vsvasconcelos
Serial
Modbus ASCII
Ethernet
HART
Modbus/TCP
AS-i
Programa CAN
DP
Profibus
PA
Foundation Fieldbus
Ethernet Industrial
Rev-0

2. 2
Barramento Serial
Digital
Definição
Multiponto
Bidirecional
Redes (Full Duplex)
Industriais
Equipamentos de
Supervisão
Comunicação Controle Industrial
Instrumentação

3. 3
Entre
Pontos
Transferir
Objetivo: informação
Entre
Sistemas
Redes
Industriais Temperatura
Pressão
Variáveis Produtividade
Informações: de
Processo Consumo
Energia
Pass Transp/h
Peças
Produzidas

4. 4
Refinarias
Açúcar & Álcool
Industrias
Processo Papel & Celulose
Petroquímica
Variáveis
de Processo
Automobilística
Industrias Metalúrgicas
Manufatura
Metroferroviária

5. 5
Anos 40: Sinais de pressão 3 ~ 15 psi
Anos 60: Sinais elétricos 4 ~ 20 mA
Histórico Anos 70: Computador e Controle Central
Sensores Inteligentes
Anos 80:
Controle Digital
8 protocolos
Ano 2000: IEC 61158

6. Histórico 6

7. 7
Sistemas Centralizados e Distribuídos
Sistemas Centralizados Barramento de Campo
Controlador Controlador
E/S E/S E/S E/S
E/S
E/S
E/S
E/S

8. 8
Sistemas Centralizados e Distribuídos
Barramento de Campo
Distribuído
Controlador
E/S
E/S
Controlador
Monitoramento
E/S E/S E/S E/S
E/S

9. 9
Sistemas Centralizados e Distribuídos
Sistema de Controle
Distribuído E/S
E/S
E/S E/S
Controlador
Controlador Controlador
E/S
GTW
E/S
Controlador
GTW
Monitoramento
E/S E/S Monitoramento

10. 10
Custo de fiação
Redução
Custo de Instalação
Vantagens Configuração
Redes Acesso remoto
Industriais Diagnóstico
Auto-
Diagnóstico
Dispositivos mais
inteligentes Novas
Funcionali-
dades

11. Pirâmide de Automação 11
Gerenciamento
Corporativo
N5: Gerenciamento
da Planta
N4:
N3: Supervisão
N2: Controle
N1: Dispositivos de Campo
Planta (Processo Controlado)

12. Pirâmide de Automação 12
Gerenciamento ERP
Corporativo MPS
MRPII
Gerenciamento N5: MES
da Planta PIMS
N4:
N4: SCADA
IHM
N3: N3: Supervisão
Supervisão CLP
SDCD
N2:N2: Controle
Controle CNC
SoftPLC
N1: Dispositivos de Campo Campo
N1: Dispositivos de
Sensores
Planta (Processo Controlado)
Atuadores

13. Fluxo de Dados 13
ERP'S
MES/PIMS/MRPII/MPS
SCADA'S/IHM'S
CLP's/SDCD's/CNC's
Sensores/Atuadores

14. 14
Rede Fast Ethernet - 100 Mbit/s
ERP'S
N5
N4 MES/PIMS/MRPII/MPS
N3 SCADA'S/IHM'S
N2 CLP's/SDCD's/CNC's
N1 Sensores/Atuadores

15. Controle de Tipos de Redes de Campo 15
Processo
Ethernet
FieldBus
FieldBus
DeviceBus
Controle
SensorBus
Lógico
Equipamentos Simples Equipamentos Complexos
Bit Byte Bloco

16. Faixa de Aplicação de redes Industriais 16

17. 17
Interligar Sensores e Atuadores discretos
Bits
Tempo de resposta: ms
SensorBus
Distâncias: < 200 m
AS-Interface (AS-i)
Exemplos
CAN

18. 18
Interligar Dispositivos genéricos
Bytes
Tempo de resposta: dezenas ms
DeviceBus
Distâncias: milhares metros
Profibus-DP
Exemplos
DeviceNet

19. 19
Interligar Instrumentação Analógica
Mensagens
Tempo de resposta: centena ms
FieldBus
Distâncias: < 10Km
Profibus-PA
Exemplos
Foundation
Fieldbus-H1

20. 20
Interligar redes corporativas
Arquivos
Tempo de resposta: segundos
DataBus
Distâncias: dezenas Km
Ethernet TCP/IP
Exemplos

21. Exemplo Arquitetura 21
MES MRPII PIMS ERP
Servidor Cliente Cliente
Histórico SCADA SCADA SCADA
Robô CLP
CNC CNC IHM
GTW

22. Exemplo Arquitetura 22

23. 23
IBM Compatible
Workstation Mac II
Anel ANEL
(Ring)
Workstation
Copy machine
Terminal
IBM PS/2
Topologia Barramento
Workstation IBM Compatible Mac I
BARRAMENTO
Rede (Bus)
Terminal Copy machine
Workstation IBM Compatible Mac II
Estrela Modem Modem
Workstation
Terminal IBM PS/2 Copy machine

24. 24
Daisy-chain
Topologia
Rede

25. 25
Mestre/Escravo
(Master/Slave)
Mecanismos Cliente/Servidor
Comunicação (Client/Server)
Produtor/Consumidor
(Publisher/Subscriber)

26. Mestre/Escravo 26
Mono Mestre

27. Mestre/Escravo 27
Multi Mestre

28. Cliente/Servidor 28

29. Produtor/Consumidor 29

30. CSMA/CD 30
Carrier Sense Multiple access
with Collision Detection
Polling Integridade
(varredura) Mudança Estado
Acesso (Change of State)
ao
Cíclica
Barramento
(troca dados) Ring
Token Passing
Bus
Report by Exception
(Mensagem não Solicitada)
Time Division Multiple Access
http://www.ece.cmu.edu/~koopman/protsrvy/protsrvy.html

31. 31
CSMA/CD

32. 32
Polling (Varredura)

33. 33
Cíclica

34. 34
Token Ring

35. 35
Token Bus

36. 36
Report by Exception

37. 37
Time Division Multiple Access (TDMA)

38. 38
Referências
ENGENHARIA DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - 2ª EDIÇÃO
MORAES, CICERO COUTO DE
CASTRUCCI, PLÍNIO DE LAURO
REDES INDUSTRIAIS PARA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL:
AS-I, PROFIBUS E PROFINET
ALEXANDRE BARATELLA LUGLI
MAX MAURO DIAS SANTOS
Notas de Aulas: Filho, Constantino Seixas. Disponível em
http://www.delt.ufmg.br/~seixas/, acessado em julho de 2011