Treinamento Em Redes de Automacao - Petrobras - Parte 2

8/14/2019 Treinamento Em Redes de Automacao - Petrobras - Parte 2

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Av. Almirante Saldanha da Gama, 145CEP: 11030-401 - Ponta da Praia - Santos - SPFone: (13) 3261-6000 - Fax: (13) 3261-2394www.sp.senai.br/santos

SENAIServio Nacionalde AprendizagemIndustrial

Escola SENAI AntnioSouza Noschese UFP 2.01

RReeddeess ddee

AAuuttoommaaooTTrreeiinnaammeennttoo

PPeettrroobbrrss

22 ppaarrttee


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Redes de Automao Treinamento Petrobrs

SENAI-SP, 2006

Trabalho elaborado pelaEscola Senai Antnio Souza Noschese

Coordenao Geral Waldemar de Oliveira Jnior

Equipe responsvel

Coordenao Benedito Loureno Costa Neto

Elaborao Carlos Alberto Jos de Almeida

Fbio Lobue dos Santos

Reviso Rosria Maria Duarte Parada

Escola SENAI Antnio Souza NoscheseAv. Almirante Saldanha da Gama, 145CEP: 11030-401 Ponta da Praia Santos-SPFone (13) 3261-6000 Fax (13) 3261-2394Internet: [email protected]


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Sumrio

Sistema SCADA

SDCD

Redes Industriais

Arquitetura de

Redes TCP/IP

Redes Wireless

Sistema SCADA

Rede de comunicaes

Estrutura e Configurao

Modos de comunicao

OPC

SDCD

Estrutura e configurao

Interfaces analgicasResoluo das interfaces D/A A/D

Sub-sistema de monitorao e operao

Sub-sistema de comunicao

Redes Industriais

Rede corporativa

Rede de Controle

Redes de Campo

Caractersticas de algumas redesOrganizaes

Nvel fsico IEC 61158 2

Isolao eltrica

Benefcios do Fieldbus

Documentao bsica

Arquitetura de Redes TCP/IP

Endereamento de ns na rede TCP-IP

Como testar uma rede TCP/IP

Redes Wireless

Introduo

Tecnologias empregadas

IEEE 802.11 Wireless Local Area Network

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CLP

Controladores

Lgicos

Programveis

CLP

Introduo

Evoluo dos CLPs

Estrutura Bsica de CLPs

Mtodos de ProcessamentoExerccios

Mdulos de I/O

Sistemas de Memria

Arquitetura da Memria de um CLP

Linguagem de Programao

Diagrama de Contatos

Modelos de Arquitetura de CLPs

Redes de CLPs

Exerccios

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Redes de Automao Treinamento Petrobras

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10 Sistema SCADA

A palavra SCADA um acrnimo para Supervisory Control And Data Acquisition. Os

primeiros sistemas SCADA, basicamente telemtricos, permitiam informar

periodicamente o estado corrente do processo industrial, monitorizando sinais

representativos de medidas e estados de dispositivos atravs de um painel de lmpadas

e indicadores sem que houvesse qualquer interface aplicacional com o operador.

Com a evoluo tecnolgica, os computadores assumiram um papel de gesto no

recolhimento e tratamento de dados, permitindo a sua visualizao e a gerao de

comandos de programao para execuo de funes de controle complexas.

Atualmente os sistemas SCADA utilizam tecnologias de computao e comunicao

para automatizar a monitorao e controle dos processos industriais, efetuando

aquisio de dados em ambientes complexos e dispersos geograficamente. Os sistemas

SCADA cobrem um mercado cada vez mais vasto, podendo ser encontrados em

diversas reas como em hidreltricas, indstria de celulose, petrolfera, txtil,

metalrgica, automobilstica e eletrnica, alm dos setores de saneamento bsico, entre

outros.

Estes sistemas revelam-se de crucial importncia na estrutura de gesto das

empresas, fato pelo qual deixaram de ser vistos como meras ferramentas operacionais,

ou de engenharia, e passaram a ser vistos como uma importante fonte de informao.

Num ambiente industrial cada vez mais complexo e competitivo, os fatores relacionados

com a disponibilidade e segurana da informao tm grande relevncia, tornando-se

necessrio garantir que a informao esteja disponvel e segura quando necessria,

independentemente da localizao geogrfica. Torna-se, portanto, necessrio

implementar mecanismos de acessibilidade, de segurana e de tolerncia a falhas.

Os sistemas SCADA melhoram a eficincia do processo de monitorao e controle,

disponibilizando, em tempo til, o estado atual do sistema atravs de um conjunto de

previses, grficos e relatrios de modo a permitir a tomada de decises operacionais

apropriadas, quer automaticamente, quer por iniciativa do operador.

Componentes do sistema SCADA

Sensores e atuadores.

Estaes remotas.

Rede de comunicaes.

Estaes centrais de superviso.


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Sensores e atuadores

Os sensores e atuadores so dispositivos conectados aos equipamentos controlados

e monitorados pelos sistemas SCADA.

Os sensores convertem parmetros fsicos, tais como velocidade, nvel de gua etemperatura, em sinais analgicos e digitais legveis pela estao remota.

Os atuadores so usados para atuar sobre o sistema, ligando e desligando

determinados equipamentos.

Estaes remotas

O processo de controle e aquisio de dados inicia-se nas estaes remotas PLCs

(Programmable Logic Controllers) e RTUs (Remote Terminal Units) com a leitura dos

valores atuais dos dispositivos que lhes esto associados e o respectivo controle. Os

PLCs e os RTUs so pequenos computadores atravs dos quais as estaes centrais demonitorao se comunicam com os dispositivos existentes nas instalaes fabris.

Os PLCs apresentam como principal vantagem a facilidade de programao e

controle de I/O. Por outro lado, os RTUs possuem boa capacidade de comunicao,

incluindo comunicao via rdio, estando especialmente indicados para situaes

adversas onde a comunicao difcil.

Atualmente, nota-se uma convergncia no sentido de reunir as melhores

caractersticas destes dois equipamentos: a facilidade de programao e controle dos

PLCs e as capacidades de comunicao dos RTUs.

Rede de comunicaes

Rede de comunicaes a plataforma atravs da qual a informao de um sistema

SCADA transferida. Levando em considerao os requisitos do sistema e as distncias

a cobrir, as redes de comunicao podem ser implementadas, entre outros, atravs dos

seguintes meios fsicos:

Cabos - Os cabos esto indicados para a cobertura de pequenas distncias.

Normalmente so utilizados em fbricas, no sendo adequados para grandes distncias

devido ao elevado custo de cablagem, instalao e manuteno;

Linhas Dial-Up - As linhas Dial-Up podem ser usadas em sistemas com atualizaesperidicas que no justifiquem conexo permanente. Quando for necessria a

comunicao com uma estao remota efetuada uma ligao para o respectivo

nmero;

Linhas Dedicadas - As linhas dedicadas so usadas em sistemas que necessitam de

conexo permanente. Esta uma soluo cara, pois necessrio o aluguel permanente

de uma linha telefnica ligada a cada estao remota;


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Rdio-Modems - Estes dispositivos so usados em locais onde no esto acessveis

linhas telefnicas. Por vezes, em situaes onde uma ligao direta via rdio no pode

ser estabelecida devido distncia, necessria a instalao de dispositivos

repetidores.

Estaes centrais de superviso

As estaes centrais de superviso so as unidades principais dos sistemas SCADA,

sendo responsveis por recolher a informao gerada pelas estaes remotas e agir em

conformidade com os eventos detectados. Podem estar centralizadas num nico

computador ou distribudas por uma rede de computadores de modo a permitir a partilha

de informao proveniente do sistema SCADA.

A interao entre os operadores e as estaes de monitorao central efetuada

atravs de uma interface Homem-Mquina, onde comum a visualizao de umdiagrama representativo da instalao fabril, da representao grfica das estaes

remotas, dos valores atuais dos instrumentos fabris e da apresentao dos alarmes

detectados.

Estrutura e Configurao

Funcionalidades

A capacidade de superviso do sistema SCADA inclui as seguintes funcionalidades:

Aquisio de dados;Visualizao de dados;

Processamento de alarmes;

Tolerncia a falhas.

Aquisio de dados:

A aquisio de dados o processo que envolve o recolhimento e transmisso de

dados desde as instalaes fabris, eventualmente remotas, at as estaes centrais de

monitorao.

O processo de aquisio de dados inicia-se nas instalaes fabris, onde as estaesremotas lem os valores dos dispositivos a elas conectados. Aps a leitura desses

valores segue-se a fase de transmisso de dados em que, quer em modo de

comunicao por polling, quer em modo de comunicao por interrupo (Report by

Exception), os dados so transmitidos atravs da rede de comunicaes at a estao

central.


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Por fim, o processo de aquisio de dados concludo com o respectivo

armazenamento em bases de dados.

Visualizao de dados:

A visualizao de dados consiste na apresentao de informao atravs deinterfaces homem-mquina, geralmente acompanhados por animaes, de modo a

simular a evoluo do estado dos dispositivos controlados na instalao fabril.

Os sistemas SCADA permitem visualizar, alm dos dados recolhidos, previses e

tendncias do processo produtivo com base em valores recolhidos e valores

parametrizados pelo operador, alm de grficos e relatrios relativos a dados atuais ou

existentes em histrico.

Processamento de alarmes:

O processamento de alarmes assume um papel de elevada importncia na medidaem que permite informar anomalias verificadas, sugerir medidas a tomar e, em

determinadas situaes, reagir automaticamente mediante parmetros previamente

estabelecidos.

O computador, ao analisar os dados recolhidos, verifica se algum dos dispositivos

gerou valores excepcionais, indicadores de situaes de alarme.

No tratamento de valores digitais, as situaes de alarme podem ser detectadas

atravs de uma varivel que assume o valor 0 ou 1; no tratamento de valores analgicos

so definidos valores que limitam as situaes aceitveis, de modo a que quando os

valores lidos estiverem situados fora das gamas de valores permitidos seja detectadauma situao de alarme.

Alm das situaes de alarme detectadas com base nos valores lidos pelos

dispositivos, os sistemas SCADA podem acionar alarmes com base na ocorrncia de

determinadas combinaes de eventos.

Os alarmes so classificados por nveis de prioridade em funo da sua gravidade,

sendo reservada a maior prioridade para os alarmes relacionados a questes de

segurana.

Em situaes de falha do servidor ou da rede de comunicaes possvel efetuar o

armazenamento das mensagens de alarme em buffer o que, aliado capacidade detransmisso de mensagens de alarme para vrios servidores, permite atingir maior grau

de tolerncia a falhas.

Atravs da informao proveniente do login, os sistemas SCADA identificam e

localizam os operadores, de modo a filtrar e encaminhar os alarmes em funo das suas

reas de competncia e responsabilidade.


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Os sistemas SCADA guardam em pastas .loginformao relativa a todos os alarmes

gerados, de modo a permitir que posteriormente se proceda a uma anlise mais

detalhada das circunstncias que estiveram na origem da gerao do alarme.

Tolerncia a falhas:Para atingir nveis aceitveis de tolerncia a falhas usual a existncia de informao

redundante na rede e de mquinas backup situadas dentro e fora das instalaes fabris,

de modo a permitir que sempre que se verifique uma falha num computador o controle

das operaes seja transferido automaticamente para outro computador - uma rplica de

backup - sem que se notem interrupes significativas.

Modos de comunicao

Os sistemas SCADA utilizam genericamente dois modos de comunicao:

comunicao por polling e comunicao por interrupo.

Tecnologias disponveis

Internet

DDE / NETDDE

OLE

OPC

Protocolos de comunicao de equipamentos (proprietrios/abertos)

InternetA Internet cada vez mais o meio de comunicao preferido pelas organizaes.

Atravs do uso de tecnologias relacionadas a ela e de padres como TCP/IP, HTTP e

HTML , atualmente, possvel o acesso e partilha de dados entre a rea de produo e a

rea de superviso e controle de vrias instalaes fabris.

De fato, com o uso de um Web browser possvel controlar em tempo real uma

mquina localizada em qualquer parte do mundo, bastando introduzir o seu URL no

browser, sem que haja necessidade de deslocamento.

Os dados so transportados atravs de protocolos comuns, garantindo a

interconectividade e a interoperabilidade entre os diversos dispositivos que compem osistema.

A interoperabilidade significa que os dispositivos de uma rede partilham informao,

no coexistindo isoladamente.

Utilizando as infra-estruturas de rede existentes, baseadas em Ethernet - TCP/IP,

possvel desenvolver sistemas de aquisio de dados e automao de sistemas sem


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necessidade de infra-estruturas adicionais. No necessrio nenhum hardware especial

para desenvolver uma aplicao de aquisio de dados baseada na Internet.

O browser se comunica com o servidor Web atravs do protocolo HTTP. Aps o envio

do pedido referente operao pretendida, ele recebe a resposta na forma de uma

pgina HTML.Algumas das vantagens da implementao de uma aplicao de recolhimento de

dados atravs de um browser so:

O browser disponibiliza um modo de interao simples, com o qual os utilizadores j

esto habituados, podendo incluir ajuda on-line, imagens, som e vdeo;

No necessria a instalao de nenhum cliente, dado que geralmente todos os

computadores tm browsers instalados, o que simplifica a administrao do sistema;

necessrio, apenas, efetuar manuteno de pginas, applets e scripts do lado do

servidor;

A natureza cliente-servidor da Internet faz com que seja possvel que diversos clientesacessem, simultaneamente, dispositivos e visualizem dados em tempo real, independe

da sua localizao. Essa aproximao diferente da tradicional e permite controlar

vrios dispositivos.

Teoricamente, qualquer dispositivo com capacidade para se comunicar com um

computador pode ser colocado na rede. Neste mbito esto includos dispositivos de

amostragem analgicos e digitais, PLCs, sensores, cmeras, etc.

Alguns destes dispositivos, especialmente os que se comunicam via porta serial,

foraram o mercado ao desenvolvimento de dispositivos de converso de comandos de

rede para comandos por eles interpretveis, e vice-versa. Todos os dispositivos noadequados para a rede necessitam de um servidor que traduza os pedidos e efetue a

comunicao com o dispositivo atravs do seu protocolo nativo.

DDE / NetDDE

O DDE (Dynamic Data Exchange) um protocolo cliente-servidor que permite a

transferncia de dados entre aplicaes atravs do uso de mensagens do Windows. O

cliente e o servidor podem ser programados para interpretar os dados como um

comando. Para a troca de mensagens entre mquinas remotas existe um mecanismo

semelhante ao DDE denominado NETDDE. O DDE totalmente bit blind, ou seja, nem ocliente nem o servidor sabem se esto se comunicando com uma aplicao de 16 ou 32

de bits. Na realidade o servidor desconhece se o cliente se encontra na mesma mquina

ou no.

O DDE atravs da rede - NETDDE (Network Dynamic Data Exchange) - usa uma

hierarquia de nomes semelhante ao DDE; contudo, neste caso os nomes do servio e o

tpico foram alterados, respectivamente, para servidor DDE e share representando, o


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primeiro, o nome do computador que desempenha as funes de servidor e o segundo

os nomes do servio e o tpico da aplicao servidora. O NETDDE usa o protocolo

NetBIOS, que corre sobre TCP/IP, permitindo ao NETDDE utilizar a Internet.

OLE:O OLE (Object Linking and Embedding) um mecanismo sncrono que permite a um

cliente invocar uma subrotina num servidor.

Circunstncias em que o OLE pode ser considerado mais indicado do que o DDE:

O uso do OLE vantajoso em situaes em que a aplicao cliente assuma o

papel principal, delegando parte do seu processamento ao servidor que est espera de

pedidos do cliente para manipulao de objetos por ele mesmo gerados.

Nestas circunstncias mais rpido e apropriado, para o cliente, invocar diretamente

uma subrotina no servidor.

Circunstncias em que o DDE pode ser considerado mais indicado do que o OLE:

O DDE ideal para permitir que uma aplicao monitore outra aplicao. Devido ao

fato de nenhuma das aplicaes estar operando no mesmo contexto no existe

interferncia entre elas.

O DDE um mecanismo que, por ser bit-blind, permite, quando necessrio, que um

mesmo servidor suporte clientes de 16 e 32 bits. O servidor pode levar algum tempo para

recolher a informao para a resposta ao pedido efetuado pelo cliente. Uma vez que o

DDE assncrono, o cliente pode continuar a executar o seu processamento.

A performance do servidor no afetada em situaes de disponibilizao de dadospara vrios clientes em mquinas distintas, uma vez que atravs do uso do NETDDE as

mensagens so colocadas na fila de espera das mquinas clientes.

OPC:

Historicamente, os integradores de sistemas tinham que implementar interfaces

proprietrias ou personalizadas para extrair dados de dispositivos provenientes de

diferentes produtores de hardware. H alguns anos a Microsoft introduziu as tecnologias

OLE, COM e DCOM, permitindo s aplicaes interoperar e se comunicar com mdulos

distribudos atravs de uma rede de computadores. Com o objetivo de definir umstandard para utilizao das tecnologias OLE e COM em aplicaes de controle de

produo, os principais fabricantes de hardware e software constituram uma

organizao, a OPC Foundation, da qual resultou o OPC (OLE for Process Control).

Atualmente est disponvel uma API (Application Programming Interface) standard que

permite a criao de aplicaes que se comuniquem com diferentes dispositivos.

As vantagens do uso do OPC, entre outras, so as seguintes:


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Existncia de uma nica API para todos os servidores de OPC, de modo que o cdigo

de uma aplicao cliente possa ser reutilizado em qualquer dispositivo;

Oportunidade para desenvolver aplicaes clientes em ambientes de

desenvolvimento que utilizem COM e ActiveX, tais como Visual Basic, Visual C++ e

Excel;Identificao dos servidores que possam disponibilizar aos clientes determinados

itens OPC. Um item OPC um canal ou varivel num dispositivo - normalmente um

ponto de I/O - que um servidor monitoriza ou controla;

Protocolos de comunicao de equipamentos (proprietrios/abertos):

Alm das tecnologias citadas, redes proprietrias ou abertas, desenvolvidas por

fabricantes de equipamentos, podem vir a fazer parte de um sistema SCADA e podem,

tambm, ser utilizadas para troca de dados entre as estaes remotas e o centro de

controle operacional.


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11 SDCD

Sistemas de controle de processo e outros sistemas usados em condies industriais

tpicas envolvem aquisio de dados de sensores e subseqente controle em malha

fechada via atuadores acoplados a controladores individualmente. As tarefas a serem

executadas por esses controladores podem ser claramente definidas e uma configurao

tima pode ser especificada.

Uma forma simplificada de processamento distribudo horizontalmente permite que a

carga seja compartilhada entre diferentes processadores sem envolver transferncia de

programas aplicativos e grande quantidade de dados. Este tipo de processamento

distribudo adequado para aquisio de dados e controle de processos industriais.

O processamento de dados gerais e as funes de controle so analisadas,

fracionadas e alocadas em diferentes processadores. Assim, cada processador tem que

executar somente um conjunto especfico e bem determinado de funes. O programa

de aplicao requerido para tais funes estar na memria daquele processador ou

sobre um dispositivo de armazenagem de massa acoplado ao mesmo. Similarmente, os

dados a serem usados por esses programas de aplicao podero ser tanto

armazenados sobre um dispositivo de memria principal ou secundria acoplado ao

mesmo ou adquirido diretamente do processo por meio de sensores adequados.

Temos, ento, uma base geral de dados da planta distribuda localmente nos

subsistemas formados por cada controlador e seus dispositivos associados.

Em condies de operao, cada controlador responsvel pela aquisio de dados,

calibrao e pela execuo de qualquer pr-processamento necessrio. Esses dados

so, ento, usados em um ou mais algoritmos de controle que determinam a ao de

controle requerida, a qual executada via atuadores interfaceados ao controlador. Cada

um dos processadores ser responsvel pela execuo de qualquer clculo de

otimizao necessrios para aquela seo do processo. Uma interface para o operador,

separada e com facilidades de aquisio e controle, pode ser prevista.

A coordenao do processo obtida pela transferncia, via linha de comunicao, de

pequenas quantidades de dados necessrias aos outros controladores. difcil executar

uma otimizao de processo geral se nenhum dos computadores tem informao

completa sobre o estado geral de todo o processo.

Desta forma, caso se deseje realizar uma otimizao geral da planta recomendvel

a existncia de um computador central com acesso rpido base de dados de toda a

planta e com uma capacidade computacional maior do que a dos processadores


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distribudos. Este computador conhecido como hospedeiro e fica em um nvel

hierrquico superior aos processadores distribudos horizontalmente.

Temos, ento, um sistema com arquitetura mista, isto , processadores distribudos

horizontal e verticalmente. A maioria dos SDCD associados a outras atividades tais como

superviso, coordenao e controle de produo possuem arquitetura mista.De uma forma geral, as funes exercidas por um SDCD podem ser estruturadas de

maneira hierrquica, sendo definidos diversos nveis de atividades.

Para melhor caracterizar um SDCD, vamos agrupar os elementos que o compem em

quatro subsistemas, de acordo com suas caractersticas funcionais, e mostrar como o

atendimento aos nveis hierrquicos acima se coaduna com a caracterizao proposta.

Estrutura e configurao

Subsistema de aquisio de dados e controleEst diretamente ligado ao processo. Sua principal finalidade a realizao das

funes de controle, que so exercidas pelas Estaes de Controle Local .

Subsistema de monitorao e operao

Nele se concentra a maior parte das funes de Interface Homem-Mquina.

Subsistema de superviso e otimizao

onde so realizadas as funes de otimizao e gerenciamento de informaes.

Subsistema de comunicao

Para que seja possvel a realizao de um controle integrado necessrio que exista

uma infra-estrutura de comunicao entre os diversos subsistemas. Ento estesubsistema ser responsvel pela integrao dos diversos mdulos autnomos do

sistema.

Sub-sistema de aquisio de dados e controle

O objetivo deste grupo de elementos promover a interface direta com o processo e

realizar as funes de controle local.

importante ressaltar a caracterstica de autonomia destes mdulos, pois mesmo na

ausncia das funes de nveis superiores ele deve continuar operando as funes de

controle, embora podendo estar degradado segundo algum aspecto especfico.Este subsistema apresenta, na maioria dos SDCD disponveis no mercado, alm dos

algoritmos de controle do tipo PID, comuns na instrumentao analgica convencional,

uma variada gama de funes que inclui, por exemplo:

Controle multivarivel

Algoritmos de nvel superior

Controle "feed-forward"


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Controle de seqncia

Controle lgico

Intertravamento

Soma, subtrao, multiplicao e diviso

Raiz quadrada, compensadores de presso e temperaturaPolinmios e logaritmos

Alarmes de nvel, desvio, velocidade

Linearizaes

Etc.

Dele tambm fazem parte os cartes de interface de entrada e sada com o processo,

tais como:

Entradas e sadas analgicas

Entradas e sadas digitaisEntradas de pulsos

Multiplexadores

Conversores AD e DA

Etc.

Interfaces analgicas:

Quando um dispositivo de medio no utiliza sinal tipo ON/OFF mas sim de tenso

ou corrente, variando seu valor em funo da varivel que est sendo medida, diz-se que

esse dispositivo ANALGICO, sendo necessrio, para tal medio, um mdulo deentrada analgica. O mdulo de entrada analgica conectado aos sensores no campo

e condiciona a medio para valores binrios de forma que a CPU possa entender,

convertendo o sinal analgico em digital, utilizando para tal um bloco denominado

conversor A/D.

Diagrama de ligaes eltricas de um carto de interface analgico.


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A figura a seguir, mostra o circuito eletrnico correspondente entrada do carto de

interface analgico, onde deve ser observado que o sinal das entradas, tanto pode ser

em corrente como em tenso, bastando fechar o jumper S1 ou S2, conforme o canal

desejado, para que o tipo de sinal na entrada passe a ser tenso.

Circuito eletrnico correspondente entrada de um carto de interface analgico.

Circuito eletrnico correspondente sada de um carto de interface analgico.

Resoluo das interfaces D/A A/D

A converso D/A (digital / analgica) ou A/D (analgica / digital) gera ou utiliza um

sinal digital composto por bits. A quantidade de bits utilizada pela palavra digital na

converso determina o que chamado de resoluo. Quanto maior a resoluo de uma

interface, mais exata ser sua percepo em relao aos sinais analgicos externos e

mais precisa ser sua representao digital. Um carto com uma boa resoluo deve

possuir, alm de um bom conversor A/D, uma capacidade de memria suficiente paraarmazenar o dado com exatido.


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Relao entre um sinal analgico e um digital.

Sistema de backupEste subsistema contm, tambm, as placas de memria que armazenam os

microprogramas das funes executveis, das rotinas de diagnsticos de falha e das

rotinas de "back-up", alm das placas e mdulos para redundncia parcial ou total e os

circuitos necessrios segurana intrnseca.

No nvel deste subsistema poder ou no haver um outro subsistema de monitorao

e operao local simplificado, conforme mostrado na figura do modelo de referncia.

3276410 = 0111111111111100 2

1638010 = 0011111111111100 2

410 = 0000000000000100 2

0% = 0 mA

0,01221% = 2,5635A

50% = 10,5 mAmA

SINALANALGICO

SINALDIGITAL

100% = 21 mA

010 = 0000000000000000 2


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Este subsistema faz interface com os subsistemas de comunicao e com um

eventual subsistema simplificado de monitorao local.

Componentes bsicos de uma estao de controle

formado por um conjunto de controladores capazes de executar as tarefas descritasanteriormente no subsistema de Aquisio de Dados e Controle.

Cada um destes controladores implantado por meio de um processador de

propsitos especiais locado remotamente, podendo receber informaes de poucas ou

vrias entradas digitais e/ou analgicas.

Esse processador pode, normalmente, enviar de 1 at 16 sinais de atuao

analgicos ou de 1 at centenas de sinais de sada digital.

Painel de um subsistema de aquisio de dados e controle.

H outro tipo de controlador baseado em microprocessadores que se encaixa na

descrio de controlador dada acima. um dispositivo totalmente independente e que,

atravs do compartilhamento de tempo, controla de 4 a 8 malhas do processo. Pode ser

programado para fazer uma variedade de tarefas e sua configurao feita local ou

remotamente. Normalmente montado em painel local. Usualmente o mostrador

comum a todas as malhas. O usurio deve, ento, selecionar a malha que deseja

supervisionar. Atravs desse visor ele pode acessar todas as variveis de processo

bem como valores do ponto de operao, sada, ou valores das constantes de ajustes

das malhas. Pode, tambm, selecionar operao manual ou automtica e mudar os

valores da sada e o ponto de operao.

Como os fabricantes desse tipo de equipamento tm fornecido um suporte para

interface com a rede de comunicao, ele considerado como um elemento dos SDCD.


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Tambm poder ser usado como um equipamento de back-up e redundncia, visto ter

interface de operao local.

Controladores lgicos programveis (CLP) tambm fazem a funo de aquisio e

controle. Sua funo bsica a de executar tarefas equivalentes a circuitos contatores,

temporizadores e rels, encontrando maior aplicao em substituio aos painis decomandos eltricos convencionais( com rels, contatores, etc). Podem tambm realizar

a aquisio de sinais analgicos e executar algoritmos PID, realimentando o processo

por uma sada analgica correspondente.

Sub-sistema de monitorao e operao

Este subsistema trata especificamente da interface homem-mquina. Por interface

homem-mquina entendemos os dispositivos de Hardware que fornecem ao operador

maior controle e melhor nvel de informao sobre a condio de operao da planta,

reduzindo o seu esforo atravs da simplificao dos procedimentos operacionais.So caractersticas normalmente existentes num subsistema de operao e

monitorao:

Fornecer ao operador um conjunto de informaes sobre o estado de operao da

planta atravs de um nmero de estaes de operao suficiente para atender todas as

variveis de interesse do processo;

Fornecer ao operador, em tempo hbil, informaes num formato que evidencie a

ocorrncia de condies excepcionais de operao, para que providncias imediatas

possam ser tomadas;

Permitir que variveis de processo sejam agrupadas de maneira que o operadorpossa realizar uma anlise comparativa entre variveis constituintes de cada grupo;

Possibilitar o uso simultneo de vrias estaes de operao para que todas as

funes disponveis possam ser utilizadas em todas as estaes de operao e estas

possam ser instaladas em locais diferentes.

Encapsular procedimentos de operao de forma que seja mais segura e veloz a

resposta do operador ocorrncia de uma irregularidade na planta. Encapsulamento

consiste, basicamente, na utilizao de teclas funcionais. Essas teclas determinam,

quando pressionadas, o acionamento de procedimentos de operao, de sorte que toda

uma seqncia de operaes possa ser substituda por apenas uma operao.Normalmente, os SDCDs utilizam uma filosofia de gerncia por exceo, mostrando

informaes suficientes para o operador saber que tudo corre bem.

Quando as condies saem do normal, maiores detalhes podem ser mostrados ou

solicitados. As informaes so apresentadas sob a forma de telas grficas. As telas so

claras e sucintas. O acmulo de informaes na tela pode prejudicar a visualizao das

condies excepcionais.


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Telas:

As caractersticas bsicas em termos de telas so as seguintes:

Janelas overview

Apresentam, de forma bastante simplificada at 300 controladores/indicadores,dispostos em grupos lgicos, arranjados de forma que o operador identifique facilmente

as condies de alarme, modo de controle automtico ou manual e grandeza dos

desvios. Existem diferentes estilos e maneiras de representar as informaes nestas

telas; entretanto, o tipo mais comum utiliza barras para informar o operador, as quais so

alinhadas por uma linha de referncia onde as mesmas podem sofrer desvios para cima

ou para baixo. O tamanho da barra representar a grandeza do desvio da varivel em

relao ao set point (geralmente configurada para 5 ou 10%). A cor da barra

representar as situaes de alarme e o modo de operao.

Janela de instrumentosMostra um face plate (frontal) de um instrumento tpico de painel (controlador,

indicador, botoeira, totalizador, etc...), permitindo ao operador verificar com mais

detalhes uma seo da planta que precisa de ateno. O operador poder, ento,

monitorar e manipular alguns parmetros de controles tais como: set point, transferncia

automtico manual, sada para vlvula, etc. Isso cria uma interface de operao bem

amigvel porque o operador de painel continua a operar um instrumento convencional.

Janela de instrumentos

Janela de grficos de tendncia

Mostra, numa representao grfica e sempre atualizada, a tendncia das variveisde processo nos ltimos minutos. desejvel que possam ser mostrados,

simultaneamente, os grficos de tendncia de mais de uma varivel do processo.


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Janela de grficos de tendncia.

Janela de grficos histricos

O histrico das variveis de processo ao longo de perodos maiores, tais como horas,

dias e meses apresentado. Os valores mdios nos perodos em questo e o grfico

no so atualizados no tempo. Existem recursos do tipo cancelar a indicao de

variveis para se estudar separadamente uma ou mais variveis. A janela de grficos

histricos pode dispor de um cursor (linha vertical ) que pode ser movimentado pela

tela, fornecendo os pontos de interseo do cursor com as curvas das variveis.

Janela de grficos histricos.


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OBS: Atualmente existem no mercado softwares de superviso que operam em

padres grficos gerenciados por Sistemas Operacionais baseados em janelas

(WINDOWS). Isso significa que no existem, nesses sistemas, telas fixas, como visto

anteriormente, bem como a hierarquia de navegao das mesmas.

O usurio poder, na operao, abrir as janelas de funes de acordo com suasnecessidades tornando o sistema muito mais flexvel e amigvel.

Janela de sinticos

Mostram graficamente sees de um fluxograma com os valores das variveis de

processo e set points atualizados continuamente. Os fluxogramas podem apresentar

caractersticas adicionais que possibilitem um melhor entendimento dos mesmos, tais

como indicao de alarmes, variaes de nvel, monitorao do trajeto do fluxo pelas

tubulaes, indicao dos valores das variveis de forma dinmica, etc.

Pode-se, inclusive, ativar o "faceplate" de um controlador numa regio da tela,podendo o operador atuar no mesmo sem sair da tela.

Janela de sinticos.

Componentes bsicos de uma estao de operao

formado por um console de operao composto, basicamente, de um terminal devdeo, teclado e impressora.

Neste conjunto instalado um software de superviso e controle de processos

industriais.

Os arranjos dos consoles so muitas vezes construdos de maneira que vrias telas

sejam convenientemente alocadas e um operador possa observar a operao de vrias


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sees da planta ao mesmo tempo. Podem incluir registradores, chaves crticas,

telefone, etc.

importante que o sistema fornea os dados do processo de maneira rpida e

ordenada para o operador da planta. Tambm necessrio que o operador fornea

informaes (dados) e comandos ao sistema.

Teclado de membrana dedicado.

O teclado do operador um importante aspecto a ser analisado no console. atravs

dele que o operador pode comandar mudanas do set point, tipo de tela e outros dados

da malha de controle. Alguns sistemas usam o teclado como mquina de escrever onde

as vrias teclas so classificadas e codificadas e desempenham funes especficas no

controle do processo. Outros sistemas utilizam um arranjo completamente diferente,onde grupos separados de teclas so arranjados de acordo com sua funo. Podem ser

codificadas e coloridas para proporcionar maior facilidade de reconhecimento ao

operador. Esse teclado recebe o nome de teclado de operao.

Console de operao de um SDCD.


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Existe a tendncia de alguns fabricantes do software de supervisrios fornecerem um

tipo de vdeo conjugado com um sistema de entrada de dados, que recebe o nome de

"touch screen" (toque de tela). Esse sistema consiste de um vdeo, o qual recebe uma

moldura com emissores de luz infravermelha de um lado e elementos fotossensveis do

outro. Isso cria, sobre a tela do monitor, uma malha invisvel de luz infravermelha.Quando o operador coloca o dedo sobre a tela os raios luminosos so bloqueados. A

moldura percebe isso e informa as coordenadas da tela ao computador onde a tela foi

tocada. Nesse sistema a tela mostra previamente vrias opes de operao. O usurio

deve tocar a regio da tela demarcada pela moldura da opo (geralmente retngulos).

Sub-sistema de superviso e otimizao

O subsistema de superviso e otimizao consiste de um minicomputador (uso

opcional) capaz de executar as funes de superviso total do sistema, otimizao do

processo e gerao de relatrios gerenciais.Suas principais funes e caractersticas so as seguintes:

Formatar e indicar condies de alarme nos consoles de vdeo e imprimi-las numa

impressora de alarmes.

Alimentar a janela de sumrio de alarmes com uma tabela alfanumrica contendo os

alarmes ativos, seus estados, reconhecidos ou no, e sua condio de alarme,

crtico ou no, horrios de ativao, reconhecimento e desativao. Obs.: Condies

de alarmes tambm podem ser visualizados nas janelas de situao geral, de grupo

ou individual. Quaisquer mtodos podero ser utilizados para notificar o operador da

ocorrncia de alarmes como, por exemplo, sinais sonoros, simbologia diferenciada,alterao de cores da tela, etc..

Coletar dados atravs dos subsistemas de controle e aquisio e registr-los em

meios magnticos, tais como unidades de disco, para mostr-los instantnea ou

posteriormente nos consoles ou imprimi-los nas impressoras. Em termos de

relatrios, normalmente esto disponveis os seguintes:

- Momentneo: Emitido a pedido do operador, apresentando as variveis de

processo, seus tags, valores e situao do loop. Ex. Hard-Copy de tela, situao

das variveis, etc...

- Evento: Emitido na ocorrncia de um evento pr-configurado. Ex. Relatrio deeventos de alarmes, transferncia auto-manual,etc.

- Peridicos: Emitidos periodicamente, conforme o perodo pr-configurado. Ex.

Situao das variveis de hora em hora, etc...

Realizar clculos para atingir um ou mais objetivos de otimizao da planta ou de

consumo de energia e analisar a performance da planta ou dos equipamentos.


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Gerenciar mdulos de batelada objetivando melhorar a desempenho de vrias

atividades que teriam de ser realizadas manualmente. Normalmente, o subsistema

de superviso e otimizao permite o desenvolvimento de software de aplicao, ou

mesmo de software de controle de processos em background, sem interrupo do

sistema de controle, facilitando a alterao de configuraes de controle, clculos deperformance, equaes de balano material e de energia, etc.

Componentes bsicos do subsistema de superviso e otimizao

O principal elemento deste subsistema o que chamamos de computador

hospedeiro (Host Computer).

Computadores so, usualmente, divididos em vrias classes, com diferentes critrios

de classificao. Velocidade, memria principal e custo podem ser usados para

classific-los. Tanto a velocidade quanto a memria dependem muito do comprimento da

palavra, isto , o nmero de bits que um computador pode processar por vez.Os computadores, geralmente, so agrupados em quatro classes principais:

Microcomputadores: So constitudos por uma nica CPU.

Minicomputadores: Trabalham com mais de uma CPU. Possuem alta velocidade de

processamento.

Mainframes: so qualificados pelo seu grande tamanho de memria e velocidade.

Trabalham com vrias CPUs e usualmente so encontrados como computadores

centrais de grandes corporaes.

Super computadores: so construdos a partir de uma classe especial de

processadores, freqentemente definidos como supercomputadores.

Computador host.

O computador hospedeiro, quando existe, geralmente consiste de um

minicomputador com um tempo de acesso de memria razoavelmente rpido. Suas

funes so muitas. Podem ser tanto de processamento de palavras e de dados como


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de aplicaes diretas de controle, de gerao de telas grficas dinmicas e/ou de

programas para otimizao e coordenao da operao da planta.

Entre programas associados ao hospedeiro temos programas de otimizao e de

emisso de relatrios peridicos, entre outros, mas sempre com a finalidade de fornecer

informaes de alto nvel ao gerente da planta.

Sub-sistema de comunicao

O subsistema de comunicao composto pela rede local de comunicao

(cabos, interfaces e protocolos). Tem a funo de interligar os outros subsistemas de

forma a integrar o equipamento. Deve possuir confiabilidade e rapidez.

Subsistema de comunicao.


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12 Redes Industriais

Os sistemas de controle antigos tipo SDCD tem a sua instalao e

manuteno implicando em altos custos principalmente quando se desejava ampliar uma

aplicao onde, alm dos custos de projeto e equipamento, custos com cabeamento dos

equipamentos de campo unidade central de controle.

Para minimizar estes custos e aumentar a operacionalidade de uma aplicao

introduziu-se o conceito de rede de comunicao digital para interligar os vrios

equipamentos de uma aplicao. A utilizao de redes em aplicaes industriais prev

um significativo avano nas seguintes reas:

Custos de instalaoProcedimentos de manuteno

Opes de upgrades

Informao de controle de qualidade

Informaes de instrumentos para manuteno

Configuraes dos instrumentos a distncia

O projeto de implantao de sistemas de controle baseados em redes, requer um

estudo para determinar qual o tipo de rede que possui as maiores vantagens de

implementao ao usurio final, que deve buscar uma plataforma de aplicao

compatvel com o maior nmero de equipamentos possveis.Surge da a opo pela utilizao de arquiteturas de sistemas abertos que, ao

contrrio das arquiteturas proprietrias onde apenas um fabricante lana produtos

compatveis com a sua prpria arquitetura de rede, o usurio pode encontrar em mais de

um fabricante a soluo para os seus problemas. Alm disso, muitas redes abertas

possuem organizaes de usurios que podem fornecer informaes e possibilitar trocas

de experincias a respeito dos diversos problemas de funcionamento de uma rede.

Redes industriais so padronizadas sobre 3 nveis de hierarquias cada qual

responsvel pela conexo de diferentes tipos de equipamentos com suas prprias

caractersticas de informao (ver Figura ).O nvel mais alto, nvel de informao da rede, destinado a um computador central

que processa o escalonamento da produo da planta e permite operaes de

monitoramento estatstico da planta sendo imlpementado, geralmente, por softwares

gerenciais (MIS). O padro Ethernet operando com o protocolo TCP/IP o mais

comumente utilizado neste nvel.


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Discrete Control

Control Layer

InformationLayer

TRADITIONAL INDUSTRY NETWORKARCHITECTURE

Nveis de redes industriais

O nvel intermedirio, nvel de controle da rede, a rede central localizada na planta

incorporando PLCs, DCSc e PCs. A informao deve trafegar neste nvel em tempo real

para garantir a atualizao dos dados nos softwares que realizam a superviso da

aplicao.

O nvel mais baixo, nvel de controle discreto, se refere geralmente s ligaes fsicas

da rede ou o nvel de I/O. Este nvel de rede conecta os equipamentos de baixo nvel

entre as partes fsicas e de controle. Neste nvel encontram-se os sensores discretos,

contatores e blocos de I/O.

As redes de equipamentos so classificadas pelo tipo de equipamento conectado a

elas e o tipo de dados que trafega pela rede. Os dados podem ser bits, bytes ou blocos.

As redes com dados em formato de bits transmitem sinais discretos contendo simples

condies ON/OFF. As redes com dados no formato de byte podem conter pacotes de

informaes discretas e/ou analgicas e as redes com dados em formato de bloco so

capazes de transmitir pacotes de informao de tamanhos variveis.

Assim, classificam-se as redes quanto ao tipo de equipamento a ela ligados e aos

dados que ela transporta. Ento temos:

Rede corporativa:

Rede que interliga sistemas gerenciais que podem, inclusive, estar geograficamente

distribudos.

Rede de controle:

a rede central localizada na planta incorporando PLCs, DCSs (Digital Control

Systems) e PCs. A informao deve trafegar neste nvel em tempo real para garantir a

atualizao dos dados nos softwares que realizam a superviso da aplicao.


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Redes de campo: Subdivididas em:

- Rede sensorbus (manufatura) - dados no formato de bits (AS-i e INTERBUS Loop).

- Rede devicebus (manufatura) - dados no formato de bytes (DeviceNet e o

PROFIBUS DP).- Rede fieldbus (manufatura e instrumentao) - dados no formato de pacotes de

mensagens (PROFIBUS PA e o Fieldbus Foundation).

Para a instrumentao de manufatura o foco concentra-se, principalmente, nas redes

de campo, onde existem, hoje, diversas tecnologias utilizadas.

- rede sensorbus Utilizada principalmente em automao de manufatura com

controle lgico, onde trafega dados no formato de bits.

- rede devicebus - Utilizada principalmente em automao de manufatura com

controle lgico, onde trafega dados no formato de bytes.

- rede fieldbus - Utilizada principalmente em automao de processos com controlecomplexo, onde trafega dados no formato de pacotes de mensagens.

Sensorbus

Seriplex

ASIINTERBUS Loop

Devicebus

Device NetSDSProfibus DP

LONWorksINTERBUS-S

Fieldbus

IEC/ISA SP50Fieldbus FoundationProfibus PAHART

Low-end Midrange High-end

Simple Devices Complex Devices

bit byte block

Type ofDevices

Type ofControl

TYPE OF CONTROL AND DEVICES

ProcessControl

LogicControl

Classificao das redes.

A rede sensorbus conecta equipamentos simples e pequenos diretamente rede. Os

equipamentos deste tipo de rede necessitam de comunicao rpida em nveis discretos

e so tipicamente sensores e atuadores de baixo custo. Estas redes no almejam cobrir

grandes distncias. Exemplos tpicos de rede sensorbus incluem Seriplex, ASI e

INTERBUS Loop.

A rede devicebus preenche o espao entre redes sensorbus e fieldbus e pode cobrirdistncias de at 500 m. Os equipamentos conectados a esta rede tero mais pontos

discretos, alguns dados analgicos ou uma mistura de ambos. Alm disso, algumas

destas redes permitem a transferncia de blocos em uma menor prioridade comparado

aos dados no formato de bytes. Esta rede tem os mesmos requisitos de transferncia

rpida de dados da rede de sensorbus, mas consegue gerenciar mais equipamentos e


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dados. Alguns exemplos de redes deste tipo so DeviceNet, Smart Distributed System

(SDS), Profibus DP, LONWorks e INTERBUS-S.

A rede fieldbus interliga os equipamentos de I/O mais inteligentes e pode cobrir

distncias maiores. Os equipamentos acoplados rede possuem inteligncia para

desempenhar funes especficas de controle tais como loops PID, controle de fluxo deinformaes e processos. Os tempos de transferncia podem ser longos mas a rede

deve ser capaz de comunicar-se por vrios tipos de dados (discreto, analgico,

parmetros, programas e informaes do usurio). Exemplo de redes fieldbus incluem:

Fieldbus Foundation, Profibus PA e HART.

Os tipos de equipamentos que cada uma destas classes agrupam podem ser vistos

na Figura a seguir.

AnalyticalSLCs, Temp. Controllers

Control ValvesProcess Sensors

DCSsPCs, PLCs

Operator InterfacesDrives

Motion ControllersSwitches, Sensors, Valves

Motor starters

Push buttons

Fieldbus

Sensorbus

Devicebus

PRODUCT GROUPING

Grupos de produtos por classe de rede.

Origem de algumas tecnologias:

A origem das tecnologias tem, neste caso, influncia direta sobre a aplicabilidade

atual destas redes. O PROFIBUS foi desenvolvido na universidade de Karlsruhe com o

fim de atender o mercado de controle de processos, como o prprio nome reflete:

PROcess FIeld BUS. A organizao PROFIBUS ajudou muito seu desenvolvimento e

aceitao no mercado.

A DeviceNet tem como fundamento a rede CAN, desenvolvida pela BOSCH para

automao de veculos. O protocolo foi adotado na Europa onde at hoje tem boa

aceitao para automao de mquinas onde at hoje tem boa popularidade. No

entanto, pela falta de padronizao nas camadas superiores do protocolo, sua aceitao

ficou bastante restrita. O protocolo DeviceNet definiu as camadas superiores atravs da


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associao ODVA. Logo a seguir criou-se a associao CIA (CAN In Automation ), de

origem europia, que tambm definiu o protocolo de maneira completa.

O uso do protocolo CAN na automao de carros desenvolveu-se mais lentamente,

mas hoje bastante usado na indstria automobilstica. A aplicao automotiva

caracteriza-se por um volume de dados relativamente baixo, distncias muitos pequenase necessidade de tempo de reao pequeno.

O padro AS-i comeou a ser desenvolvido em 1990 por uma associao de

fabricantes europeus, que se props a conceber uma rede de comunicao de baixo

custo e que atendesse o nvel mais baixo da automao no campo. O trmino dos

trabalhos ocorreu em 1993. Posteriormente esse grupo foi desfeito e a tecnologia passou

a ser administrada por uma Associao Internacional (AS - International).

A rede AS-i um sistema de sensores e atuadores de baixo nvel. Normalmente os

sinais dos sensores e atuadores dos processos industriais so transmitidos atravs de

um grande nmero de cabos. O sistema ASI permite a simplificao desse sistema defiao e ligao, substituindo o ento sistema rgido de cabos por apenas um par de fios,

que podem ser usados por todos sensores e atuadores. Eles so responsveis pela

alimentao dos sensores/atuadores e pela transmisso dos dados binrios de entrada e

sada. A rede foi concebida para complementar os demais sistemas e tornar mais

simples e rpida a conexo dos sensores e atuadores com os seus respectivos

controladores.

Caractersticas de algumas redes:

A velocidade e comprimento das redes esto, neste caso, ligados tecnologia de

controle de acesso ao meio.

O protocolo PROFIBUS baseia-se em uma relao Mestre/Escravo , com capacidade

multimestre via "token". Isso permite o uso do padro fsico RS-485 at a velocidade de

12Mbauds.

O protocolo DeviceNet, ao adotar o padro CAN fixou, tambm, sua interface fsica.

Nessa interface e no controle de acesso ao meio CSMA/NBA ( Carrier Sense Multiple

Access with Non-destructive Bitwise Arbitration ) residem todas as vantagens e

desvantagens fundamentais que diferenciam os protocolos.O mecanismo de acesso CSMA/NBA baseia-se na coliso no destrutiva de dados,

caso dois ns iniciem simultaneamente uma transmisso. Isso tem vantagens que sero

comentadas posteriormente, mas limita de forma definitiva a velocidade bruta da rede.

usado para detectar colises sem necessidade de retransmisso, mas impe

limitaes eltricas nos "drivers" da linha de transmisso, fazendo com que eles atuem

mais lentamente nas transies de bit. O resultado que velocidades mximas so


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limitadas na DEVICENET em 0,5 Mbaud, em comprimentos muito menores que o

PROFIBUS.

A rede ASI permite o uso de mltiplos tipos de topologias de rede permitindo, ainda,

que a qualquer momento possa se iniciar uma nova derivao, possibilitando a incluso

de novos sensores e atuadores. Cada usurio pode escolher sua topologia conforme anecessidade e disposio fsica dos elementos no campo. O cabo da rede no necessita

de resistor de terminao. Sua nica limitao est relacionada com o comprimento do

fio, que deve possuir cem metros. Caso necessrio, o cabo pode ter um acrscimo de

duzentos metros com a utilizao de repetidores (boosters) ficando, assim, com um

comprimento total de trezentos metros. Os tipos de topologia mais utilizados so as

seguintes: topologia em estrela (star), topologia em linha (line), topologia em rvore (tree)

e em anel (ring).

Nmero de nsO nmero mximo de ns da rede no caso PROFIBUS est limitado a 127 no total e a

32 em cada segmento. A limitao de 32 est relacionada ao padro RS-485 e o nmero

127 ao endereamento lgico do protocolo. A interligao dos segmentos que perfazem

o nmero de 127 ns pode ser feita por repetidores no padro eltrico ou tico. No h

limite prtico para o nmero de segmentos ticos.

O nmero mximo de ns da rede no caso DeviceNet est limitado a 64, em um

segmento nico. A limitao est relacionada ao padro CAN.

O sistema AS-i baseia-se numa comunicao mestre-escravo, cujo mestre

responsvel pelo direcionamento das "perguntas" e tratamento das "respostas" dosescravos. O mestre pode gerenciar at trinta e um escravos. A comunicao entre o

mestre e os escravos feita serialmente atravs de um par de fios no tranados e nem

blindados. Inicialmente o mestre "fala" com o primeiro escravo, atualiza as sadas do

mesmo (se existir) e pergunta o estado binrio das entradas. Imediatamente o escravo

responde e, aps um pequeno delay, o mestre "fala" com o prximo escravo. Aps o

escravo trinta e um, o ciclo se completa e o mestre comea a conversar novamente com

o escravo numero um. O ciclo de varredura completo tem durao de at 5ms (contendo

31 escravos na rede). Um escravo caracteriza-se por possuir um chip (Asic - Application

Specific Integrated Circuit) especialmente desenvolvido e que possui quatro bits quepodem ser configurados como entrada ou sada. Esse chip tambm responsvel por

determinar o endereo de cada escravo. O procedimento de endereamento dos

escravos feito atravs de unidade de endereamento. Os sensores, ou atuadores

"burros", ou seja, que no so considerados escravos (no possuem o chip) podem ser

conectados rede atravs de mdulos de entrada e sada.


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Controles de acesso e modelos de comunicao

O controle de acesso ao meio, diferencial bsico das tecnologias, o argumento mais

explorado na defesa do protocolo DeviceNet. Seu mecanismo, extremamente engenhoso

e eficiente, permite a interligao entre ns da rede sem a interferncia de um mestre.

Esse mecanismo, definido no padro CAN, pode ser estudado na norma CAN,disponvel em alguns "sites" da Internet.

Baseado nos mecanismos do protocolo CAN, a DeviceNet utiliza o modelo de

comunicao Produtor / Consumidor , onde as mensagens so enviadas, sem

requisio, por um n e utilizadas pelos ns que tiverem interesse na informao. Outros

mecanismos tambm podem ser utilizados, como Mestre / Escravo e mensagens no

solicitadas. Tornam a comunicao eficiente pois minimizam a utilizao do canal de

comunicao. Por outro lado, tornam o protocolo mais complicado, dificultando sua

implementao e compreenso por parte do usurio final.

O protocolo PROFIBUS tem um conceito mais simples, usando o modelo Mestre /Escravo, mas com a possibilidade de mais de um mestre na mesma rede, que se

alternam no controle da rede atravs de um " token". Como o limite de velocidade 24

vezes maior e o tamanho mximo do pacote muito maior que no DeviceNet, a eficincia

de comunicao acaba sendo maior, pelo menos quando de considera sistemas de porte

mdio e grande.

O protocolo PROFIBUS foi recentemente ampliado, permitindo a comunicao direta

entre mestre e escravos com o fim de atender aplicaes tpicas em mquinas rpidas.

Esse padro denominado DP-V2.

A rede AS-i utiliza um mtodo de comunicao do tipo mestre-escravo baseado emum sistema cclico de polling capaz de diagnosticar falhas em escravos e dispositivos

com tempo mximo de ciclo de 4,7ms para 256 pontos.

Organizaes

Cada um dos protocolos normalizado e promovido por uma organizao constituda

de vrios fabricantes e usurios. Abaixo temos a apresentao dos sistemas por suas

organizaes.

ProfibusA Organizao PROFIBUS tem sede na Alemanha. Sua

pgina www.profibus.com

O PROFIBUS foi estabelecido como um padro nacional

alemo DIN 19245 em 1989. Em 1996 foi ratificado como

padro europeu EN 50170. Em 2000 foi ratificado como padro internacional IEC 61158.

A tecnologia PROFIBUS tem sido refinada atravs da experincia do usurio final, o que


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a habilita a ser usada atravs de um espectro de mercado que to extenso quanto o de

outras tecnologias similares.

Como resultado, o PROFIBUS a mais desenvolvida e consolidada soluo para

redes industriais. A caracterstica chave o reconhecimento da tendncia corrente para

controle: sistemas centralizados (ou orientados conexo) esto, agora, dandopassagem para as topologias descentralizadas e distribudas. O PROFIBUS acomoda

ambas de um modo altamente eficiente, alm de possibilitar a integrao de uma planta

extensa tanto na forma horizontal quanto na vertical atravs do uso da tecnologia

PROFInet.

As caractersticas chaves que fazem do PROFIBUS a tecnologia preferida para

comunicao industrial so:

Velocidade

Facilidade de uso e versatilidade

EconomiaInteroperao e uso da tecnologia Plug and Play

Abertura e padronizao

Uma vantagem importante do PROFIBUS que esta tecnologia cobre fbricas,

processos e, com o uso da tecnologia PROFInet, extensas aplicaes empresariais. Isto

faz do PROFIBUS a melhor e mais simples soluo para uso em grandes plantas e

grandes aplicaes.

DeviceNet

A organizao que promove a DeviceNet a ODVA, Open Device Vendor

Association, que tem sede nos EUA. Sua

pgina www.odva.org .

A DeviceNet uma das lderes mundiais em redes para automao industrial

orientada a dispositivos. De fato, mais de 40% dos usurios finais inspecionados por

analistas industriais independentes relataram sua opo pela DeviceNet entre outras

redes. A DeviceNet oferece uma manipulao de dados robusta e eficiente porque

baseada na tecnologia Produtor/Consumidor, onde os dados so identificados e tm

destino certo. So redes tipicamente multicast. Este modelo moderno de comunicaooferece capacidades chave que habilitam o usurio a, efetivamente, determinar qual a

informao necessria e quando ela necessria. Os usurios tambm so beneficiados

pelo policiamento de testes estabelecidos pela ODVA, que assegura a interao dos

produtos. Como resultado, podem misturar e proporcionar interao entre equipamentos

de uma variedade de provedores, assim como integr-los sem complicaes.


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AS-i

A organizao que promove a rede AS-i a AS-i

International. Fazem parte dessa associao sessenta e cinco

membros, situados em nove pases. Os nove pases que

possuem fabricantes de produtos com tecnologia ASI so osseguintes: Blgica, Franca, Alemanha, Inglaterra, Itlia,

Japo, Holanda, Sua e Estados Unidos. Esta associao responsvel por determinar

os critrios de padronizao das especificaes tcnicas e testes dos produtos,

juntamente com a divulgao e o marketing da tecnologia. Atualmente existem cerca de

duzentos (200) produtos com tecnologia ASI no mercado. Seu site www.as-

interface.com.

A interface AS-I a mais simples soluo em redes para atuadores e sensores

em sistemas de manufatura. uma tecnologia aberta suportada por mais de 100

fabricantes em todo o mundo, o que garante as mais indicadas solues, alm desuporte global e liberdade de escolha entre produtos e fabricantes que melhor atendam

as necessidades.

Uma rede AS-i oferece uma eficiente alternativa ao cabeamento convencional no

mais baixo nvel hierrquico da automao. Pode, tambm, ser interligada com os nveis

mais altos em fieldbus para implementao de dispositivos I/O de baixo custo.

Encarecimentos contnuos alargaram as aplicaes e hoje a interface AS-i

provida por centenas de milhares de produtos e aplicaes no espectro da automao.

O Foudation Fieldbus

O Foudation Fieldbus um

sistema de comunicao

digital bidirecional (Figura )

que permite a interligao

em rede de mltiplos

instrumentos diretamente no

campo realizando funes

de controle e monitorao

de processo e estaes de

operao (IHM) atravs de

softwares supervisrios

A seguir estaremos analisando os detalhes de projeto utilizando-se o protocolo

FIELDBUS elaborado pela Fieldbus Foundation e normalizado pela ISA-The International

Society for Measurement and Control para automao de Plantas de Processos.

TWO WAYCOMMUNICATION

DPT + PID FCV TT PT

OPERATIONSTATION

MAINTENANCETOOL


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O nvel fsico IEC 61158 2

No estudo do nvel fsico estaremos analisando os tipos de ligaes possveis (fiao,

cabos coaxiais, tico ou rdio), conexes, terminadores, caractersticas eletricas, etc...

especificados pela FIELDBUS FOUNDATION PHYSICAL LAYER PROFILESPECIFICATION, Document FF-94-816, August 28,1995.

Como complementao de bibliografia, as informaes contidas neste curso esto

baseadas nos seguintes documentos publicados pela ISA - The International Society for

Measurement and Control- pela Fieldbus Foundation e pela IEC The Electrotechinical

Commission :

IEC 1158-2 : 1993, Feldbus Standard for use in Industrial Control Systems - Part 2:

Physical Layer Specification and Service Definition.

ISA - S50.02 - 1992, Fieldbus Standard for use in Industrial Control Systems - Part 2:

Physical Layer Specification and Service Definition.ISA - dS50.02-1995-544A, Fieldbus (draft) Standard for use in Industrial Control

Systems - Part 2: Physical Layer Specification and Service Definition, Amendment to

Cluse 24 (Formerly Clause 11)

Fieldbus Preliminary Application Note on Intrinsic Safety,Revision 1.1, 21 September

1995.

ISA/SP50-1993-466C - Fieldbus Standard for use in Industrial Control Systems,

Part 2: Physical Layer Specification and Service Definition, Amendment 1 : Radio

Medium - Proposed Clauses 18,19&20-1993

ISA/SP50-1993-477 - TR1 : Technical Report for Low Speed Radio Medium PhysicalLayer Fieldbus-1993.

ISA/SP50-1994-517A - Fieldbus Standard for Use in Industrial Control Systems, Part

7: Fieldbus Management, Clause 1: Introduction, Scope, Definitions, Reference Model-

1994

ISA/SP50-1995-518A - Fieldbus Standard for Use in Industrial Control Systems, Part

2: Physical Layer Specification and Service Definition, Amendment X: Medium

Attachment Unit (MAU) Current Mode (1 Ampere),Wire Medium-1995

IEC 65C/178/CDU IEC 61158-3 Data Link Layer DLL Service Part 3

IEC 65C/179/CDU IEC 61158-4 Data Link Layer DLL Protocol Part 4A Norma ANSI/ISA-S50.02-1992, aprovada em 17 de Maio de 1994 - Fieldbus

Standard for Use in Industrial Control Systems Part 2: Physical Layer Specification and

Service Definition trata do meio fsico para a realizao das interligaes os principais

tens so:

transmisso de dados somente digital

self-clocking


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SENAI-SP 100/166

comunicao bi-direcional

cdigo Manchester

modulao de voltagem (acoplamento paralelo)

velocidades de transmisso de 31,25 kb/s, 100 Mb/s

barramento sem energia, no intrinsecamente segurobarramento com energia, no intrinsecamente seguro

barramento sem energia, intrinsecamente seguro

barramento com energia, intrinsecamente seguro

Regras

Na velocidade de 31,25 kb/s a norma determina, dentre outras, as seguintes

regras:

1. um instrumento FIELDBUS deve ser capaz de se comunicar entre os seguintes

nmeros de equipamentos: entre 2 e 32 instrumentos numa ligao sem segurana intrseca e alimentao

separada da fiao de comunicao;

entre 2 a 6 instrumentos alimentados pela mesma fiao de comunicao numa

ligao com segurana intrnseca;

entre 1 e 12 instrumentos alimentados pela mesma fiao de comunicao numa

ligao sem segurana intrnseca.

Obs.: Esta regra no impede a ligao de mais instrumentos do que o

especificado, estes nmeros foram alcanados levando-se em considerao o consumo

de 9 mA +/- 1 mA, com tenso de alimentao de 24 VDC e barreiras de seguranaintrnseca com 11 a 21 VDC de sada e 80 mA mximos de corrente para os

instrumentos localizados na rea perigosa.

2. um barramento carregado com o nmero mximo de instrumentos na velocidade de

31,25 kb/s no deve ter entre a soma dos trechos do trunk e de todos os spurs um

comprimento maior que 1.900 m (ver Figura );

Obs.: esta regra no impede o uso de comprimentos maiores desde que sejam

respeitadas as caractersticas eltricas dos equipamentos.


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SENAI-SP 101/166

PHYSICAL LAYER

DISTANCE CAN BE INCREASED WITH REPEARTERSMAXIMUM = 4

REP1 REP2 REP3 REP4

1.900 M 1.900 M 1.900 M 1.900 M 1.900M

Terminator

Signal

Isolation

Circuit

Fieldbus

Power Supply

Terminator

-

+Control or

Monitoring

Device

Terminator

Field Devices

BUSFieldbus Segment

1900M Max.

Line Drawing Representation of Simple Fieldbus Segment

Comprimento mximo de um segmento FIELDBUS

3. nmero mximo de repetidores para a regenerao da forma de onda entre dois

instrumentos no pode exceder a 4 (quatro) ( ver Figura );

4. um sistema FIELDBUS deve ser capaz de continuar operando enquanto um

instrumento est sendo conectado ou desconectado;

5. as falhas de qualquer elemento de comunicao ou derivao (com exceo de curto-

circuito ou baixa impedncia) no

dever prejudicar a comunicao por

mais de 1 ms;

6. deve ser respeitada a polaridade em

sistemas que utilizem pares tranados,

seus condutores devem ser identificados

e esta polarizao deve ser mantida em

todos os pontos de conexo;

7. para sistemas com meio fsico redundante:

cada canal deve atender as regras de configurao de redes;

no deve existir um segmento no redundante entre dois segmentos redundantes;

os repetidores tambm devero ser redundantes;

os nmeros dos canais devero ser mantidos no FIELDBUS, isto , os canais do

FIELDBUS devem ter os mesmos nmeros dos canais fsicos.

8. shield dos cabos no devero ser utilizados como condutores de energia.

Distribuio de energia

A alimentao de equipamentos FIELDBUS pode ser feita opcionalmente

atravs dos mesmos condutores de comunicao ou separadamente; um instrumento

com alimentao separada pode ser conectado a um outro instrumento com alimentao

e comunicao no mesmo par de fios.

Na seqncia algumas especificaes eltricas para sistemas FIELDBUS :


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SENAI-SP 102/166

Um equipamento pode opcionalmente receber energia por condutores de sinal ou por

condutores separados;

Um equipamento pode ser certificado como intrinsecamente seguro recebendo

energia tanto pelos condutores de sinal quanto por condutores separados;

Um equipamento energizado separadamente pode ser conectado a um equipamentoenergizado pelo mesmo condutor de sinal.

Caractersticas dos equipamentos energizados emrede

Limites para 31,25 Kbit/s

Voltagem de operao 9,0 a 32,0 V DC

Mxima voltagem 35 V

Mxima taxa de mudana de corrente de repouso (notransmitindo); este requisito no aplicado nos primeiros10 ms aps a conexo do equipamento em uma rede em

operao ou nos primeiros 10 ms aps a energinzao darede.

1,0 mA/ms

Mxima corrente; este requisito ajustado durante ointervalo de 100 s at 10 ms aps a conexo doequipamento a uma rede em operao ou 100 s at 10ms aps a energizao da rede.

Corrente de repouso mais 10mA

Requisitos para a alimentao de redes Limites para 31,25 Kbit/s

Voltagem de sada, no intrinsecamente seguro 32 V DC

Voltagem de sada, intrinsecamente seguro (I.S.) depende da faixa da barreira

Impedncia de sada no intrinsecamente segura, medidadentro da faixa de frequncia 0,25 fr 1,25 fr

3 K

Impedncia de sada, intrinsicamente segura, medidadentro da faixa de frequncia 0,25 fr 1,25 fr

400 K (A alimentaointrinsecamente segura incluiuma barreira intrinsecamentesegura).

Um equipamento FIELDBUS que inclui o modo de voltagem de 31,25 Kbit/s ser

capaz de operar dentro de um intervalo de voltagem de 9 V 32 V DC entre os dois

condutores incluindo o ripple. O equipamento poder ser submetido a mxima voltagem

de 35 V DC sem causar danos.

NOTA: Para sistemas intrinsecamente seguros a voltagem de operao pode ser

limitada pelos requisitos de certificao. Neste caso a fonte de energia estar localizada

na rea segura e sua voltagem de sada ser atenuada por uma barreira de segurana

ou um componente equivalente.


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SENAI-SP 103/166

Um equipamento FIELDBUS que inclui o modo de voltagem de 31,25 Kbit/s

obedecer os requisitos da norma ISA-S50.02 quando energizada por uma fonte com as

seguintes especificaes:

A tenso de sada da fonte de alimentao para redes no intrinsecamente

seguras ser no mximo de 32 V DC incluindo o ripple;A impedncia de sada da fonte de alimentao para redes no intrinsecamente

seguras ser 3 K dentro da faixa de frequncia 0,25 fr 1,25 fr(7,8 KHz 39 KHz).

Este requisito no aplicado dentro dos 10 ms da conexo nem na remoo de um

equipamento do campo;

A impedncia de sada de uma fonte de alimentao intrinsecamente segura ser

400 K dentro da faixa de frequncia 0,25 fr 1,25 fr (7,8 KHz 39 KHz);

Os requisitos de isolao do circuito de sinal e do circuito de distribuio de

energia em relao ao terra e entre ambos devem estar de acordo com a IEC 61158-2

(1993).

Barramento de comunicao energizado

Isolao eltrica

Todos os equipamentos FIELDBUS que usam fios condutores, seja na

energizao separada ou na energizao atravs dos condutores de sinal de

comunicao, devero fornecer isolao para baixas frequncias entre o terra, o cabo do

barramento e o equipamento. Isto deve ser feito pela isolao de todo o equipamento do

terra ou pelo uso de um transformador, opto-acoplador, ou qualquer outro componente

isolador entre o trunk e o equipamento.Uma fonte de alimentao combinada com um elemento de comunicao no

necessitar de isolao eltrica.

Para cabos blindados, a impedncia de isolao medida entre a blindagem do

cabo FIELDBUS e o terra do equipamento FIELDBUS dever ser maior que 250 K em

todas as frequncias abaixo de 63 Hz.

AAA

1

Power

to BUS

T Single Twisted Pair

(Terminator)

Field Devices and Control Devices

Simple Fieldbus Topology Representation

T

(Terminator)

I/O

Multi-conductor Cable

(Only one pair required)


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SENAI-SP 104/166

A mxima capacitncia no balanceada para o terra de ambos terminais de

entrada de um equipamento no dever exceder 250 pF.

Especificao do meio condutor

Conectores para os cabos, se utilizados, podero ser do tipo engate rpido ouconectores tradicionais. Terminaes no campo, nao devem ser feitas diretamente nos

terminais dos instrumentos e sim atravs de conectores em caixas de terminao.

Cabos

De acordo com os requisitos da norma ISA-S50.02, o cabo utilizado para ligar

equipamentos FIELDBUS com o modo de voltagem de 31,25 Kbit/s pode ser um simples

par de fios tranados com a sua blindagem atendendo os seguintes requisitos mnimos

(a 25 C):

Z0 em fr (31,25 KHz) = 100 20%;

Atenuao mxima em 1,25 fr(39 KHz) = 3.0 dB/Km;

Mxima capacitncia no balanceada da blindagem = 2 nF/Km;

Resistncia DC mxima (por condutor) = 22 /Km;

Atraso mximo de propagao entre 0,25 fre 1,25 fr= 1.7 s/Km;

rea seccional do condutor (bitola) = nominal 0,8 mm2 (#18 AWG);

Cobertura mnima da blindagem dever ser maior ou igual a 90%.

Para novas instalaes devemos especificar cabos de par tranado com

blindagem do tipo A, outros cabos podem ser usados mas respeitando as limitaes da

tabela abaixo como por exemplo os cabos mltiplos com pares tranados com uma

blindagem geral (denominado cabo tipo B).

O tipo de cabo de menos indicao o cabo de par tranado simples ou multiplo

sem qualquer blindagem (denominado cabo tipo C).

O tipo de cabo de menor indicao o cabo de mltiplos condutores sem pares

tranados (denominado cabo tipo D) e blindagem geral.

A seguir a tabela de especificaes dos tipos de cabos (a 25 C):


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SENAI-SP 105/166

Parmetros Condies Tipo A Tipo B Tipo C Tipo D

Impednciacaracterstica, Z0,

fr(31,25 KHz) 100 20 100 30 ** **

Resistncia DC

mxima, /km

por condutor 22 56 132 20

Atenuao mxima,

dB/km

1,25 fr (39

kHz)

3.0 5.0 8.0 8.0

rea seccional

nominal do condutor

(bitola), mm2

0.8

(#18

AWG)

0.32

(#22

AWG)

0.13

(#26

AWG)

1.25

(#16

AWG)

Capacitncia mx.

no balanceada, pF

1 metro de

comprimento

2 2 ** **

** no especificado

Observaes:

Outros tipos de cabo que atendam ou suplantem as especificaes podem ser

utilizados. Cabos com especificaes melhoradas podem habilitar barramentos com

comprimentos maiores e/ou com imunidade superior interferncia. Reciprocamente,

cabos com especificaes inferiores podem provocar limitaes de comprimento para

ambos, barramentos (trunk) e derivaes (spurs) mais nao sao aceitos cabos que no

atendam a conformidade com os requisitos RFI/EMI.

Para aplicaes de segurana intrnseca, a razo indutncia/resistncia (L/R)

deve ser menor que o limite especificado pela agncia regulamentadora local.

Trunk Junctionbox

Spurs

Cable Length = Trunk Lenght + All Spur LengthsMaximum Length = 1900 metres with Type ACable

CONTROL ROOMEQUIPMENT

FOUNDATION TECHNOLOGY

31.25 kbit/s FIELDBUS WIRING

COMMUNICATIONSTACK

USERLAYER

PHYSICAL LAYER

Cabos utilizados no FIELDBUS


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Cabo tipo Distncia (m)

A 1900

B 1200

C 400D 200

Comprimentos tpicos de barramento e derivaes

Acopladores

O acoplador pode prover um ou muitos pontos de conexo para o barramento.

Pode ser integrado ao equipamento FIELDBUS caso no haja nenhuma derivao. Caso

contrrio, dever ter pelo menos 3 pontos de acesso um para o spur e um para cada

lado do trunk.

Um acoplador passivo deve conter qualquer um ou todos os elementos opcionaisdescritos abaixo:

Um transformador para fornecer isolao galvnica e um transformador de

impedncia entre trunk e spur;

Conectores, para fornecer conexes fceis de spur e/ou trunk;

Resistores de proteo como visto na figura abaixo, para proteger o barramento do

trfego entre outras estaes dos efeitos de um spur em curto-circuito num trunk

desenergizado, no intrinsecamente seguro.

Acopladores ativos, que requerem alimentaes externas, podem conter

componentes para amplificao do sinal e retransmisso.Atravs das ligaes internas dos acopladores pode-se construir vrias

topologias.

Ligaes internas de uma caixa de campo

BUS TERMINATOR

Inside Junction BoxMAIN TRUCKCABLE


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Splices

Um splice qualquer parte da rede na qual as caractersticas de impedncia do

cabo da rede no so preservadas. Isto possivelmente oportuno para operao dos

condutores de cabos, remoo da blindagem do cabo, troca do dimetro do fio ou seu

tipo, conexo spurs, conexo em terminais nus, etc. Uma definio prtica para splice, portanto, qualquer parte da rede que no tem um comprimento contnuo de um meio

condutor especificado.

Para redes que tm um comprimento total de cabos (trunk e spurs) maior que 400

m, a soma de todos os comprimentos de todos os splices no deve exceder 2,0 % do

comprimento do cabo. Para comprimento de cabos de 400 m ou menos, a soma dos

comprimentos de todos splices no deve exceder 8 m. O motivo para esta especificao

preservar a qualidade de transmisso requerendo que a rede seja construda quase

totalmente com o meio condutor especificado.A continuidade de todos os condutores do

cabo deve ser mantida em um splice.

Terminadores

Um terminador deve estar em ambas pontas do cabo de trunk, conectado de um

condutor de sinal para o outro. Nenhuma conexo deve ser feita entre o terminador e a

blindagem do cabo.

Pode-se ter o terminador implementado internamente uma caixa de campo

(Junction Box).

Terminador interno uma caixa de campo

O valor da impedncia do terminador deve ser 100 20% dentro da faixa de

frequncia 0,25 fr 1,25 fr (7,8 KHz a 39 KHz). Este valor aproximadamente o valor

mdio da impedncia caracterstica do cabo nas frequncias de trabalho e escolhido

para minimizar as reflexes na linha de transmisso.

Inside Junction Box

FieldbusTerminator

To ControlBuilding

(Single orMulti-Pair)

Twisted Pair(Shielded)

Field Wiring andField Devices

Shields not shown

Terminal Block in Field Mounted Junction Box


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SENAI-SP 108/166

O vazamento de corrente direta pelo terminador no deve exceder 100 A. O

terminador deve ser no polarizado.

Todos os terminadores usados em aplicaes intrinsecamente seguras devem

atender as necessidades de isolao e distanciamento (necessrias para a aprovao

I.S.). aceito para as funes de fonte de alimentao, barreiras de segurana e

terminadores a combinao de vrias maneiras (desde que a impedncia equivalente

atenda os requisitos da norma ISA-S50.02).

Esquema da linha de transmisso balanceada

Regras de Blindagem

Para atender os requisitos de imunidade a rudos necessrio assegurar a

continuidade da blindagem atravs do cabeamento, conectores e acopladores,atendendo as seguintes regras:

A cobertura da blindagem do cabo dever ser maior do que 90% do comprimento

total do cabo;

A blindagem dever cobrir completamente os circuitos eltricos atravs tambm

dos conectores, acopladores e splices.

Nota: O no atendimento das regras de blindagem pode degradar a imunidade a rudo.

Regras de Aterramento

O aterramento para um sistema FOUNDATION FIELDBUS deve estarpermanentemente conectado terra atravs de uma impedncia suficientemente baixa e

com capacidade suficiente de conduo de corrente para prevenir picos de voltagem, os

quais podero resultar em perigo aos equipamentos conectados ou pessoas, a linha

comum (zero volts) pode ser conectada terra onde eles so galvanicamente isolados

do barramento FIELDBUS.

Signal

Isolation

Circuit

Fieldbus

Power

Suply

20 V

Nom

+

-

100

1 F

100

1 F

Near-End

TerminatorFar-End

Terminator

Field Devices

1900M Max.

Schematic Representation of Balanced Transmission Line


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SENAI-SP 109/166

Equipamentos FIELDBUS devem funcionar com o ponto central de um terminador

ou de um acoplador indutivo conectado diretamente para a terra.

Equipamentos FIELDBUS no podem conectar nenhum condutor do par tranado

ao terra em nenhum ponto da rede. Sinais podem ser aplicados e preservados

diferencialmente atravs da rede. uma prtica padro para uma blindagem de um cabo do barramento FIELDBUS

(se aplicvel) ser efetivamente aterrado em um ponto nico ao longo do comprimento do

cabo. Por esta razo equipamentos FIELDBUS devem ter isolao DC da blindagem do

cabo ao terra. tambm uma prtica padro conectar os condutores de sinal ao terra de

forma balanceada ao mesmo ponto, por exemplo, usando o tap central de um terminador

ou um transformador acoplador. Para sistemas com barramento energizado, o

aterramento da blindagem e dos condutores de sinal devero estar pertos da fonte de

alimentao. Para sistemas intrinsecamente seguros o aterramento dever ser na

conexo de terra da barreira de segurana.Segurana Intrnseca

As barreiras de segurana intrnsecas devem ter impedncia maior do que 400

em qualquer frequncia no intervalo de 7,8 KHz a 39 KHz, essa especificao vale para

barreiras de segurana intrnsecas do tipo equipamento separado ou incorporadas

internamente em fontes de alimentao.

Dentro do intervalo de voltagem de funcionamento da barreira de segurana

intrnseca (dentro do intervalo 7,8-39 KHz) a capacitncia medida do terminal positivo

(lado perigoso) para a terra no dever ser maior do que 250 pF da capacitncia medida

do ter

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Treinamento Em Redes de Automacao - Petrobras - Parte 2