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Princípios de Mecatrônica – João Maurício Rosário – © 2005 Pearson Education, Inc.

1. Sistemas concentrados e distribuídos

2. Conceitos básicos de redes de comunicação em automação

3. Estações de monitoramento SCADA

4. Aplicações de redes de comunicação

5. Tecnologias de comando

6. Redes de comunicação FieldbusTM

CAPÍTULO 15

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1. Sistemas concentrados e distribuídos

• Nos sistemas concentrados, todo o processamento é realizado numa única máquina, e a informação percorre uma direção vertical através de uma estrutura hierarquizada.• Nos sistemas distribuídos, o gerenciamento da informação, assim como o controle da automação, é efetuado por máquinas alocadas ao longo da planta.• A diferença entre os sistemas está no modo de participação do operador: nas redes, o usuário coordena a execução das tarefas e, nos sistemas distribuídos, isso ocorre automaticamente.• Em relação ao sistema físico (hardware), a rede e os sistemas distribuídos são iguais. A diferença está no sistema lógico operacional (software): nos sistemas distribuídos é instalado um conjunto de softwares que conferem à planta confiabilidade, coerência e transparência, operando automaticamente.

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2. Conceitos básicos de redes de comunicação em automação

• As redes de comunicação podem ser classificadas em diversas categorias, em atendimento ao critério de localidade:

– LANs – local area networks (redes locais);– CANs – campus area networks;– MANs – metropolitan area networks;

– WANs – wide area networks.• O processo de controle e aquisição de dados inicia-se nas estações remotas, CLPs e RTUs (remote terminal units), com a leitura dos valores correntes dos dispositivos que lhes são devidamente associados.• Os PLCs apresentam como principal vantagem a facilidade de programação e o controle de dispositivos por meio das entradas/saídas ou inputs/outputs. Já os RTUs possuem boa capacidade de comunicação e são especialmente indicados para situações em que a comunicação é difícil.

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Redes LAN e WAN

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Arquitetura para controle e supervisão via Internet

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Modelo OSI de protocolos

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Arquitetura do TCP/IP, comparada ao modelo OSI

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3. Estações de monitoramento SCADA

• As estações de monitoramento central são responsáveis pelo recebimento das informações geradas por estações remotas e agem em conformidade com eventos ocorridos.• Essas estações podem estar centralizadas em uma única estação de trabalho ou distribuídas por uma rede de computadores de modo que permitam a partilha das informações provenientes do sistema SCADA.• Para aumentar o grau de segurança e confiabilidade do sistema, sempre é utilizada uma estação de backup que permite a recuperação de informações no caso de ocorrência de falhas e danos ao sistema.• Tal configuração consiste em duas estações SCADA idênticas, ambas conectadas aos mesmos CLPs; uma opera como mestre, coletando os dados, e a outra fica em stand-by.

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Teleoperação utilizando a arquitetura cliente-servidor

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Layout do sistema de supervisão e controle via Internet

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Sistema de aquisição de imagens

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4. Aplicações de redes de comunicação

• A aplicação de redes está associada a meios de transmissão e a métodos de comunicação.• Quanto às formas de distribuição e de conexão dos diversos equipamentos, um dos critérios mais importantes no projeto de redes consiste em classificá-las segundo sua topologia: ponto a ponto ou multiponto.• Os sistemas de transmissão podem se caracterizar pela existência ou não de um meio físico de transmissão.

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Transmissão mestre-escravo

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Mensagens em sistemas industriais

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5. Tecnologias de comando

• Os sistemas convencionais consistem em dispositivos básicos, tais como sensores, transmissores, atuadores, conjunto de válvulas, chaves elétricas etc.• Dentre as poucas vantagens dos sistemas convencionais destacam- se a simplicidade técnica e o nível de descentralização dos elementos de campo.• Os sistemas multipolares concentram componentes num conector múltiplo, definido como terminal de válvulas.• Dentre as principais vantagens dos sistemas multipolares pode-se destacar a utilização de cabos multipolares, que possibilitam a conexão simultânea dos cabos, a incorporação das ligações das válvulas solenóides e entradas de sensores e o fato de os principais pontos de instalação pneumática ficarem centralizados.

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Sistema convencional

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Terminal de válvulas com conector multipolar

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Sistema multipolar

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6. Redes de comunicação FieldbusTM

• As redes de comunicação Fieldbus constituem-se em um sistema de transmissão de informações que simplifica muito a instalação e a operação de máquinas e equipamentos industriais utilizados em processos de produção.• O Fieldbus geralmente utiliza como meio físico um par de condutores trançados ou fibra óptica.• Nos sistemas com elevado grau de complexidade e velocidade de processamento e/ou transmissão de informações e grandes distâncias, recomenda-se a utilização das redes de comunicação Fieldbus em substituição aos sistemas convencionais.

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Barramento de comunicação Fieldbus

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Tecnologias Fieldbus

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Níveis de comunicação em um ambiente industrial

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Ligação entre protocolos

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Aplicação X funcionalidade de protocolos

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Principais elementos operativos da plataforma Pipefa

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Circuito representativo de uma rede de comunicação Fieldbus

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Sistema convencional versus sistema Fieldbus