Redes Industriais 2015-12-12

 

 

SIMATEC Divisão de Treinamentos

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Sumário 

1 - Conceito de Redes ............................................................................................................ ........................................... .......................................................................................................... ......................................... 6   2 – A Pirâmide da Automação ................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ................... 7    2.1 - Entendendo a Pirâmide:.............................................................. ............................................................................................................................... ..................................................................... 7   3 – Padrão Elétrico x Protocolo ............................................................................... ................................................................................................................................... .................................................... 8  ........................................................................................................................................................................................... 88   3.1 – O Padrão Elértrico RS 232: ........................................................ ......................................................................................................................... ..................................................................... 9  3.2 – O Padrão Elétrico RS 485: ............................................................................................................................ ................................................................... ......................................................... 9  9   4 – Algumas Redes de Campo ......................................................................................................... ........................................ ............................................................................................. ............................ 10 10    4.1 - AS-I ................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................. ................................. 10 10    4.2 – Fieldbus Foundation: ........................................................................................ ................................................................................................................................... ........................................... 11 11    4.3 – PPI:................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................. ................................. 11  11   4.4 – MPI................................................................................................................................ ................................................................ ................................................................................................. ................................. 11  11   4.5 – PROFIBUS: ............................................................................................................................. ............................................................... .................................................................................... ...................... 12  12   4.6 – DeviceNet: ..................................................................................................................................................... ......................................................................................................... ............................................ 12 12    4.7 – Rede MODBUS: ..................................................... ...................................................................................................................... ....................................................................................... ...................... 13  13  4.7.1 - Modo de transmissão ASCII .................................................................... ................................................................................................................................. ............................................................. 13 4.7.2 - Modo de transmissão RTU ((Remote Remote Terminal Unit) ......................................................................................... 14  4.8 – Industrial Ethernet: ........................................................................................................................... .......................................................... ............................................................................ ........... 14  14   4.9 – Ethernet/IP: ............................................................................................................................. ............................................................... .................................................................................... ...................... 15  15   4.10 – O PROFINET: ...................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................... ...................... 15  15  4.10.1 - Tudo em um só cabo: .................................................................................................... ........................................................................................................................................... ....................................... 15 4.10.2- Topologia de rede flexível: ................................................................................. ................................................................................................................................... .................................................. 16 4.10.3 - Tempo Real: .............................................................. ............................................................................................................................... ............................................................................................. ............................ 16 5 – A Tecnologia PROFIBUS ..................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ................. 18 18   5.1 – Introdução ao PROFIBUS ......................................................... .......................................................................................................................... ................................................................. 19 19   5.2 – Característica Característicass do PROFIBUS............................................................. ................................................................................................................... ...................................................... 20  20  5.3 – Variações do PROFIBUS ................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................ 22  22  5.4 – Estrutura em Linha ...................................................................................................................................... ................................................................................ ...................................................... 23 23   5.5 – Estrutura em Árvore .................................................................................................................................... 24  24  5.6 – Data Comunication ..................................................................................................................................... 25 25   5.7 – Método de Acesso ao Barramento PROFIBUS....................................................... ........................................................................................ ................................. 26  26  5.8 – Método de Passagem de Token ....................................................................................................... ...................................... ............................................................................ ........... 27   ................................................................................................................................................................................. 27   5.9 – A PROFIBUS-DP ............................................................. .............................................................................................................................. ............................................................................ ........... 28  28  5.10 – PROFIBUS PA ........................................................................................................................................... 29 29   ................................................................................................................................................................................. 29 29   5.11 – Opções de Conexão para Mestres DP ..................................................................................................... ............................................... ...................................................... 30  30  SIMATEC

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Redes Industriais 5.12 – Tipos de DPs Mestres ou Escravos: .............................................................. ......................................................................................................... ........................................... 31 31   5.13 – Funcionalidade da DP: V0, V1 e V2 ......................................................................................................... 32 32   5.14 – Visão Geral dos I/Os DP SIEMENS ........................................................................................................ 34  34  5.15 – CPs Para Comunicação ............................................................ ............................................................................................................................. ................................................................. 35 35   5.16 – O Software Sof tware para parametrização do Sistema PROFIBUS ....................................................... .................................................................. ........... 36 36   6 – Configurando uma rede PROFIBUS-DP........................................................... ............................................................................................................. .................................................. 37   6.1 – Possibilidades de Conexão PROFIBUS-DP............................................................ PROFIBUS-DP............................................................................................. ................................. 38 38   6.2 – Sistemas Monomestre com CPU 31x-2DP 31x -2DP ou CPU 41x-2 ...................................................................... ................................................ ...................... 39 39   6.3 – Configurando Uma Rede PROFIBUS-DP ................................................................................................ 40  40  6.4 – Conectando DP Slaves em um Barramento Mestre via Configuração de Hardware ......................... 41 41   6.5 – Entendendo o GSD ....................................................................................................................................... 42 42   6.6 – Inserindo um GSD ao catálogo ............................................................ .................................................................................................................. ...................................................... 43 43   7 – Fibra ótica em PROFIBUS-DP...................................................................................... PROFIBUS-DP..................... ........................................................................................................ ....................................... 45 45   7.1 – Introdução ................................................................ ............................................................................................................................... ..................................................................................... ...................... 45  45  7.2 – Composição dos canais ............................................................................................................................... ............................................................................................... ................................ 46  46  7.3 Diagnósticos .................................................................................................................................................... ................................................................................................................... ................................. 46 46   7.4 – Topologias possíveis ................................................................................................................................... 46  46  7.4.1 – Topologia Linear (barramento) ........................................................................................................... ............................................................................................................................ ................. 47 7.4.2 – Topologia em “Estrela” .......................................................................................  ......................................................................................................................................... .................................................. 48 7.4.3 – Topologia “Anel” ................................................................................................  .................................................................................................................................................. .................................................. 49 7.5 – Alimentação elétrica e diagnóstico .......................................................................... ........................................................................................................... ................................. 50  50  8 – Troca de Dados com MM440 via .............................................................. .......................................................................................................................... ............................................................ 51 51    PROFIBUS-DP .......................................................... ........................................................................................................................... ............................................................................................. ............................ 51 51   8.1 – Princípio de um Inversor ............................................................ ............................................................................................................................. ................................................................. 52 52   8.2 – Visão Geral dos Acionamentos Padrões................................................................................................... Padrões................................................................................................... 53 53   8.3 – Comunicação em PROFIBUS-DP........................................................ PROFIBUS-DP.............................................................................................................. ...................................................... 54  54  ................................................................................................................................................................................. 54  54  8.4 – Principais Tarefas na Comunicação Mestre Escravo ............................................................................. 55  55  ................................................................................................................................................................................. 55  55  8.5 – Parametrização Básica para Troca de Dados ............................................. ......................................................................................... ............................................ 56 56   8.6 – Entendendo  Entendendo as “PPOs” “PPOs” do MM440 .......................................................................................................... ............................................................... ........................................... 57   8.7 – Comunicação com PPO tipo 3 ............................................................. ................................................................................................................... ...................................................... 58  58  8.8 – Estrutura da Palavra de Controle ............................................................................................................. ............................................................................ ................................. 59 59   8.9 – Estrutura da Palavra de Estado .................................... ..................................................................................................... ............................................................................ ........... 60 60   8.10 – Integrando  Integrando um Acionamento Acionamento à Rede, com o “HW config”  ...................................................................  ................................................................... 61  61  8.11 – Controlando o MM440 com o “Monitor/Modify Variable”   ................................................................. ................................................................. 62  62  8.12 – Painel de Operações Básicas(BOP).............................................................. ......................................................................................................... ........................................... 63 63   9 - A Rede Ethernet .......................................................... ........................................................................................................................... ............................................................................................. ............................ 64 64   9.1 – Conceito .......................................................... ........................................................................................................................ ............................................................................................... ................................. 65  65  SIMATEC

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Redes Industriais 9.2 – Recursos........................................................................................................................ .......................................................... ............................................................................................... ................................. 66  66  9.3 – Meio Físico ................................................................................................................................................... ....................................................................................................... ............................................ 67   9.4 – Protocolo de Comunicação ........................................................ ......................................................................................................................... ................................................................. 68  68  ................................................................................................................................................................................. 68  68  9.5 – O Modelo OSI de Referência ..................................................................................... ...................................................................................................................... ................................. 69 69   9.5.1 –– O  Entendendo Modelo ........................................................................................................................................... .............................................................................. ............................................................. 9.5.2 modelo deoSete camadas ............................................................ ............................................................................................................................. ....................................................................... ...... 70 71 9.6 – Topologia ...................................................................................................................................................... 73  73  9.7 – Componentes de uma Rede Ethernet ........................................................................ ......................................................................................................... ................................. 74 74   9.7.1 – O Hub .................................................................................................................... ...................................................... ................................................................................................................ .................................................. 75 9.7.2 – O Switch ........................................................................................................................... .......................................................... ........................................................................................................ ....................................... 76 9.8 – Alguns Recursos da Rede Ethernet ................................................................................................. ................................ ............................................................................ ........... 77   10 – A Tecnologia Profinet ........................................................ ......................................................................................................................... .................................................................................. ................. 78 78   10.1 – O Conceito .................................................................................................................................................. 79 79   10.2 – Princípio Fundamental do Profinet .............................................................. ......................................................................................................... ........................................... 80 80   10.3 – Cabeamento – Fibra Ótica ........................................................................................................................ ....................................................... ................................................................. 81  81  10.4 – Cabeamento – Par metálico..................................................... ...................................................................................................................... ................................................................. 83  83  10.5 – Cabeamento – Específico Profinet ........................................................................................................... ..................................................................................... ...................... 85 85   10.6 – Switchs Profinet ............................................................. .............................................................................................................................. ............................................................................ ........... 86 86   11 DeviceNet........................................................................................................................... DeviceNet.......................................................... ........................................................................................................ ....................................... 88 88   11.1 - Objetivo ....................................................................................................................................................... 89 89   11.2 - estrutura geral e características da rede evicenet .................................................................................. 90  90  11.3 - Scanner devicenet 1756-dnb....................................................................................................................... 95  95  11.3.1 - CONFIGURAÇÃO DE SOFTWARE .................................................................................................................. 95 11.4CONFIGURAÇÃO DO DRIVE DE COMUNICAÇÃO USANDO O RSLINX ................................................... 96 11.5 - CONFIGURAÇÃO DOs DISPOSITIVOS NA REDE USANDO O RSNETWORX. ........................................ 98 11.6 - Registro do EDS no RSNetworx. ........................................................ .............................................................................................................. ...................................................... 98  98  11.7 - Criação de uma rede no RSNetworx . ................................................ .................................................................................................... .................................................... 104  104  11.8 - Configuração dos dispositivos dis positivos escravos na rede. ............................................................ ................................................................................ .................... 111  111  11.9 - Diagnóstico da rede ........................................................ ......................................................................................................................... .......................................................................... ......... 116  116  11.9.1 - INDICADORES I NDICADORES DO PAINEL FRONTAL .................................................................. ....................................................................................................... ..................................... 116 11.9.2 - INDICADOR DE STATUS ALFANUMÉRICO .............................................................................................. 117 11.9 3 - LEDE DE INDICAÇÃO DE STATUS ............................................................... .............................................................................................................. ............................................... 120 11.10 – Monitoração do Status de Falha no Módulo, via RSLOGIX .......................................................... 123 

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1 - Conceito de Redes

Uma rede é um sistema de objetos ou pessoas intrinsecamente conectadas. As redes estão ao nosso redor. O diagrama de cluster na figura mostra vários tipos de redes; você pode se lembrar de outros. Observe os agrupamentos: - Comunicações - Transporte - Social - Biológico - Serviços públicos

Uma rede de computadores consiste de dois ou mais computadores e outros dispositivos ligados entre si e compartilhando dados, impressoras, trocando mensagens (e-mails), etc.

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2 – A Pirâmide da Automação

2.1 - Entendendo a Pirâmide:  Nível 1 –  Aquisição de Dados e Controle Manual: O primeiro nível é majoritariamente composto por dispositivos de campo. Atuadores, sensores, transmissores e outros componentes presentes na planta compõem este nível;  Nível 2 –  Controle Individual: I ndividual: O segundo nível compreende equipamentos que realizam o controle automatizado das atividades da planta. Aqui se encontram CL P’s (Controlador Lógico Programável), SDCD’s (Sistema Digital de Controle Distribuído) e relés;  Nível 3 – Controle de Célula, Supervisão e Otimização do Processo: O terceiro nível destina-se a supervisão dos processos executados por uma determinada célula de trabalho em uma planta. Na maioria dos casos, também obtém suporte de um banco de dados com todas as informações relativas ao processo;  Nível 4 –  Controle Fabril Total, Produção e Programação: O quarto nível é responsável pela parte de programação e também do planejamento da produção. Auxilia tanto no controle de processos industriais quanto também na logística de suprimentos. Podemos encontrar o termo Gerenciamento da Planta para este nível;  Nível 5 – Planejamento Estratégico e Gerenciamento Corporativo: O quinto e último nível da pirâmide da automação industrial se encarrega da administração dos recursos da empresa. Neste nível encontram-se softwares para gestão de venda, gestão financeira e BI (Business Intelligence) para ajudar na tomada de decisões que afetam a empresa como um todo.

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3 – Padrão Elétrico x Protocolo

Uma confusão bastante comum, quando falamos sobre redes, sejam industriais ou não, é, o que é padrão elétrico e o que é protocolo no conjunto da troca de dados. Padrão elétrico é o meio físico por onde a informação trafega. Protocolo é a “linguagem” utilizada na troca de dados. Alguns exemplos:  PROTOCOLO

PADRÃO ELÉTRICO

MPI

RS 485

PROFIBUS-DP

RS 485

PPI

RS 485

PROFIBUS-PA

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MANCHESTER

AS-I

MANCHESTER

MODBUS

RS 485/RS232

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Redes Industriais 3.1 – O Padrão Elértrico RS 232: O padrão RS-232 (Recommendad Standart-232) ou EIA-232 (Electronic Industries Alliance-232) é utilizado apenas em comunicações do tipo ponto a ponto, ou seja, só admite dois dispositivos na rede, que no caso do protocolo Modbus representa o mestre e 1 escravo. A velocidade máxima desse padrão está em torno de 115Kbps, mas em alguns casos podem ser encontradas taxas um pouco maiores, a distância máxima entre os dispositivos da rede está em torno de 30m.

3.2 – O Padrão Elétrico RS 485: O padrão RS-485 (Recommendad Standart-485) ou EIA-485 (Electronic Industries Alliance-485) é muito utilizado na indústria e sem dúvida é um dos padrões mais utilizados pelo protocolo Modbus. Esse padrão permite trabalhar com taxas de comunicação que podem chegar a 12Mbps e em alguns casos até 50Mbps, vale lembrar que quanto maior o comprimento da rede menor será a velocidade de comunicação, a distância máxima da rede está em torno de 1200m, e o número máximo de dispositivos no barramento da rede é de d e 32.

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4 – Algumas Redes de Campo

4.1 - AS-I Em 1990, na Alemanha, um consórcio de empresas bem sucedidas chamada de AS-International Association ou AS-Interface UK Expert Alliance elaborou um sistema de barramento para redes de sensores e atuadores, denominadas “Actuator Sensor Interface” (AS-Interface ou na sua forma abreviada AS-i), no qual é um padrão de nível baixo de automação, com o seu característico cabo amarelo, vêm se mostrando uma das mais inovadoras soluções de rede ao nível de sensores/atuadores. Hoje ela está aberta a qualquer fornecedor ou utilizador desta tecnologia, alcançando 100 empresas em todo o mundo e oferecendo mais de 600 produtos e serviços. Foi desenvolvida como uma alternativa de baixo custo e provou ser extremamente viável, após vários anos de utilização em diversos setores industriais. O objetivo é ligar entre si, sensores e atuadores de diversos fabricantes, utilizando um cabo único, capaz de transmitir dados e alimentação ali mentação simultaneamente Suas principais características: • Utiliza princípio mestre -escravo • Pode ter até 62 slaves (escravos) em uma linha   • Cada escravo pode ter até 4 entradas digitais + 4 saídas digitais   • Max. 248 Entradas e Saídas digitais  • Também é possível I/O analógica • Numeração automática de endereços através de conexão ao barramento   • Cabo não blindado com 2 fios  • Comprimento máximo da linha de:100 m (300 m com repetidor/extensor)   • Classe de proteção até IP67 (Protegido contra poeira e submersão) com possibilidades de níveis mais altos • Tempo de ciclo < 5 ms   SIMATEC

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Redes Industriais • Compatibilidade: sensores e Atuadores de diferentes fabricantes podem ser conectados a uma interface

digital serial padronizada; • Controle de acesso ao meio: sistema com um único m estre e varredura cíclica; • Meio de transferência: dois cabos não -trançados e sem blindagem para dados e energia (24 VDC),

tipicamente até 200 mA por escravo, até 8A por barramento; • Rápida instalação: por meio de conectores auto -perfurantes • Sinais e alimentação: estão presentes em um mesmo barramento (24VDC); (24 VDC);

4.2 – Fieldbus Foundation: Em 1992 um grupo de empresas internacionais formou o ISP (Interoperable Systems Project) para criar uma tecnologia que pudesse ser usada em ambientes perigosos (atmosfera explosiva, por exemplo). Ao mesmo tempo outro consórcio de empresas criou o WorldFIP (World Factory Instrumentation Protocol), com os mesmos propósitos do ISP. Em 1994, por razões técnicas, políticas e econômicas os dois grupos se fundiram criando a Fieldbus Foundation cujo objetivo era criar um padrão internacional baseado em normas IEC que pudesse ser amplamente utilizado pela indústria de automação e controle de processo, atendendo também às aplicações em áreas perigosas (com segurança intrínseca). Esses E sses são os mesmos objetivos de outro grupo, o Profibus PA, cuja camada física de comunicação H1 é a mesma da FF. Atualmente a Fieldbus Foundation (www.fieldbus.org) é uma organização independente sem fins lucrativos dedicada à manutenção e evolução da tecnologia Foundation Fieldbus no mundo. É composta por representantes de várias empresas associadas, prestando serviços como suporte técnico, divulgação e certificação de equipamentos. De forma a facilitar a integração dos equipamentos FF aos softwares configuradores e outros aplicativos, foi criada a linguagem DDL (Device Description Language) para a descrição dos equipamentos na forma de objetos, tais como blocos, parâmetros, métodos etc. Ela permite produzir uma DD (Device Description), que informa ao software as características estruturais e funcionais, além de conter nomes de parâmetros, textos explicativos, nomes de blocos dentre outros elementos importantes para visualização nos aplicativos. O meio físico é um par trançado blindado. A alimentação e a comunicação se dão pelo mesmo par, necessitando de no mínimo 9 V no terminal do equipamento. Uma codificação Manchester modificada é usada, produzindo um sinal com valor médio nulo, i.e., sem componentes DC. Essa codificação traz outras vantagens: formação de frames (caracteres especiais para start delimiter e end delimiter), formações de diferentes topologias físicas (barramento, estrela), etc.

4.3 – PPI: Rede proprietária SIEMENS, destinada à troca simples de dados entre elementos de campo. As conexões ponto-a-ponto são usadas primariamente para troca de dados entre duas estações ou para conexão de equipamentos tais como: OPs, impressoras, leitor de código de barra, cartões magnéticos, etc.

4.4 – MPI A sub-rede MPI foi desenvolvida para tarefas no nível de células. A rede MPI é a interface Multi-ponto no SIMATIC S7. Ela foi desenvolvida dese nvolvida como uma interface para equipamentos de programação, ex.: para conexão de equipamentos de programação e OPs. A rede MPI pode inclusive ser usada para conectar algumas poucas CPUs. SIMATEC

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Redes Industriais 4.5 – PROFIBUS: PROFIBUS é uma rede, para nível de célula e campo, aberta a diferentes fabricantes. Duas verões estão disponíveis: - PROFIBUS-FMS:

Para comunicação entre nós inteligentes com igual prioridade.

- PROFIBUS-DP:

Para troca cíclica de dados entre equipamentos mestres inteligentes e equipamentos de campo.

- PROFIBUS-PA:

O PROFIBUS PA é a solução PROFIBUS que atende os requisitos da automação de processos, onde se tem a conexão de sistemas de automação e sistemas de controle de processo com equipamentos de campo, tais como: transmissores de pressão, temperatura, conversores, posicionadores, etc. Pode ser usada em substituição ao padrão 4 a 20 mA.

4.6 – DeviceNet: A rede DeviceNet classifica-se como uma rede de dispositivo, sendo utilizada para interligação de equipamentos de campo, tais como sensores, atuadores, AC/DC drives e CLPs. Esta rede foi desenvolvida pela Allen Bradley sobre o protocolo CAN (Controller Área Network) e sua especificação é aberta e gerenciada pela DeviceNet Foundation. CAN, por sua vez, foi desenvolvida pela empresa Robert Bosch Corp. como uma rede digital para a indústria automobilística. A rede DeviceNet permite a conexão de até 64 nós. Principais características: • Topologia física b ásica do tipo linha principal com derivações. • Barramentos separados de par trançado para a distribuição de sinal e de alimentação (24VCC), ambos no

mesmo cabo. • Inserção e remoção de nodos a quente, sem necessidade de desconectar a alimentação da rede . • Uso de opto acopladores para permitir que dispositivos alimentados externamente possam compartilhar o

cabo do barramento com os dispositivos alimentados pelo barramento. • Usa terminadores de 121 ohms em cada fim de linha. • Permite conexão de múltiplas fontes de alimentação. • As conexões podem ser abertas ou seladas  

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Redes Industriais 4.7 – Rede MODBUS: O protocolo Modbus Modbus  é uma estrutura de mensagem aberta desenvolvida pela  Modicon na década de 70, utilizada para comunicação comunicação entre dispositivos mestre-escravo. A Modicon foi posteriormente adquirida pela Schneider os direitos sobre ocomo protocolo foramdeliberados pela Organização Modbus. Muitos equipamentos industriaiseutilizam o Modbus protocolo comunicação, e graças às suas características, este protocolo também tem sido utilizado em uma vasta gama de aplicações como:

     

Instrumentos e equipamentos de laboratório; Automação residencial; Automação de navios.

O Modbus é um dos protocolos mais utilizados em automação industrial, graças à sua simplicidade e facilidade de implementação, podendo ser utilizado em diversos padrões de meio físico, como:

     

RS-232; RS-485; Ethernet TCP/IP (MODBUS TCP).

A velocidade de comunicação varia em cada um desses padrões, bem como o comprimento máximo da rede e o número máximo de dispositivos conectados. Quanto aos modos de transmissão, na especificação do protocolo estão definidos dois modos:

   

ASCII; RTU.

Os modos definem a forma como são transmitidos os bytes da mensagem, e como a informação da mensagem será empacotada e descompactada. Não é possível utilizar os dois modos de transmissão na mesma rede. O modo de transmissão pode ser selecionado com outros parâmetros da porta de comunicação serial, mas existem equipamentos que não permitem essa seleção, pois possuem modo de transmissão fixo, como por exemplo alguns CLP's e inversores de frequência que utilizam o modo RTU por padrão.

4.7.1 - Modo de transmissão ASCII Quando os equipamentos são configurados para se comunicarem em uma rede Modbus usando ASCII (American Standard Code for Information Interchange), cada byte em uma mensagem é enviado como dois caracteres ASCII. Apesar de gerar mensagens legíveis pela tabela ASCII esse modo consome mais recursos da rede. A principal vantagem dessa modalidade é que permite que os intervalos de tempo sejam cerca de um segundo para correr entre os caracteres sem causar erro. SIMATEC

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Redes Industriais 4.7.2 - Modo de transmissão RTU (Remote Terminal Unit) No modo RTU (Remote Terminal Unit), cada mensagem de 8 bits contém dois caracteres hexadecimais de 4 bits. A principal vantagem d desse esse modo é que sua maior d densidade ensidade de caracteres permite um melhor processamento de dados do que o modo ASCII para o mesmo baudrate (velocidade de comunicação). Cada mensagem deve ser transmitida em um fluxo contínuo de caracteres.

4.8 – Industrial Ethernet: Como solução eficiente para aplicações de uso geral, a Ethernet é a mais popular, atendendo as exigências mínimas que garantem uma comunicação entre computadores. A possibilidade de se agregar e tirar nós, usar pares trançados e além disso operar numa topologia simples, fazem da Ethernet ideal para uma enorme gama de aplicações, incluindo as industriais. No entanto, quando pensamos nas aplicações industriais existem ainda algumas características que tornam crítico o uso da Ethernet. Uma delas é o funcionamento probabilístico. As aplicações industriais exigem uma confiabilidade maior, com níveis que só são alcançados por uma rede que tenha um funcionamento determinístico. É claro que diante da relação custo/benefício que esse tipo de rede apresenta, os usuários logo encontraram meios de melhorar esse ponto crítico como, por exemplo, a segmentação usando switches e roteadores de modo a minimizar o tráfego não desejado de sinais, reduzindo assim sua utilização. Um outro meio consiste em se utilizar protocolos novos de alto nível que incorporem recursos de priorização, sincronização e outras técnicas que asseguram o envio de sinais que sejam sensíveis. O resultado disso foi a possibilidade de se adotar a Ethernet também no controle industrial e automação. Não só ela pode ser aplicada nas redes internas como em aplicações de campo. A maior parte dos fabricantes de sistemas de controle incorporam versões para Ethernet em seus produtos, além de serem desenvolvidos protocolos específicos para essas aplicações.

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4.9 – Ethernet/IP: A Ethernet/IP é um protocolo de camada de aplicação industrial para aplicações de autmação. Construída sobre os protocolos esta interface utiliza hardware e software já de estabelecidos um protocolo de camadaTCP/IP, de aplicação para a configuração, acesso e controle dispositivospara de definir automação industrial. A Ethernet/IP classifica nós de rede por tipos de dispositivos conforme prédefinidos por procedimentos específicos. O protocolo de camada de aplicação Ethernet/IP baseia- se no “Protocolo de Informação e Controle” (CIP, Control and Information Protocol) usado em ambos DeviceNet e ControlNet. Construída sobre estes protocolos a Ethernet/IP oferece um sistema integrado transparente desde o “chão -

de-fábrica" até a rede corporativa. A Ethernet/IP é um protocolo de camada de aplicação que foi projetado para o ambiente industrial. Há quatro grupos de normatização que reuníram esforcos para desenvolver e promover a Ethernt/IP como uma aplicação publicamente disponível para automação: O ODVA (Open DeviceNet Vendor Association), a IONA (Industrial Open Ethernet Association), a CI (Control Net International) e a IEA (Industrial Ethernet Association). O objetivo comum a todos estes grupos é mostrar como a Ethernet pode se tornar um padrão comum apropriado para uma ampla escala de de dispositivos de automação. Estes mesmos grupos estão trabalhando em requisitos que são necessários aos ambientes hostís de “chão-de-fábrica”. 

4.10 – O PROFINET: PROFINET é o padrão de comunicação para automação da PROFIBUS & PROFINET International (PI). A gama modular de funções torna o PROFINET uma solução flexível para todas as aplicações e mercados. merca dos. Com PROFINET, aplicações de automação de manufatura e processo, aplicações com segurança funcional e toda a gama de tecnologia de acionamentos, incluindo aplicações de controle de movimento isócrono podem ser implementadas. Perfis de aplicação permitem o uso otimizado do PROFINET em todas as áreas de engenharia de automação. Para os fabricantes de máquinas e plantas industriais, o uso do PROFINET minimiza os custos de instalação, engenharia e startup. O usuário final se beneficia com a facilidade de expansão, com alta instalações e com uma automação rápida e eficiente. muitos anos de experiência comdisponibilidade o PROFIBUS e das o uso difundido da Ethernet industrial conduziram aoOs PROFINET. O PROFINET usa UDP/IP como protocolo de nível superior para troca de dados orientados por demanda. Em paralelo com a comunicação UDP/IP, a troca cíclica de dados no PROFINET é baseada em um conceito de tempo real. Além disso, o PROFINET desempenha um papel importante quando se trata de proteção ao investimento. O PROFINET permite a integração de redes de campo existentes como o PROFIBUS, ASInterface, INTERBUS, Foundation Fieldbus, e DeviceNet sem alterações nos dispositivos existentes. Isso significa que os investimentos dos usuários finais, fabricantes de máquinas e plantas industriais, assim como fabricantes de dispositivos estão todos protegidos. O uso do processo de certificação garante um alto padrão de qualidade para os produtos PROFINET e sua interoperabilidade nas aplicações.

4.10.1 - Tudo em um só cabo: Com comunicação integrada,com baseada emquantidade Ethernet, PROFINET satisfaz ampla de requisitos, desdesua atribuições de parâmetros grande de dados até trocas uma de dados degama I/O extremamente

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Redes Industriais rápidas. PROFINET permite automação em tempo real ao mesmo tempo em que proporciona uma interface direta ao nível de TI.

4.10.2- Topologia de rede flexível: O PROFINET é 100% compatível com Ethernet de acordo com as normas IEEE e se adapta às aplicações industriais graças às suas topologias flexíveis em linha, anel, estrela e árvore e soluções por cabo ou fibra óptica. PROFINET não requer soluções personalizadas de alto custo e permite também comunicação sem fio com WLAN e Bluetooth.

4.10.3 - Tempo Real: Diferentes tipos de comunicações podem compartilhar o mesmo cabo, provindas de todos os tipos de aplicações, variando desde as simples tarefas de controle até aplicações de controle de movimento de alto desempenho. Para tarefas de controle de alta precisão em malha fechada, é possível a transmissão determinística de dados em modo isócrono com uma variação de menos de um 1μs.  

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5 – A Tecnologia PROFIBUS

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Redes Industriais 5.1 – Introdução ao PROFIBUS

Introdução: Sistema de barramento para comunicação de equipamentos de campo e processo em redes de células, com poucas estações, bem como para trans-missão de dados e de acordo com a IEC 61158/EM 50 170. Ela oferece abertura para acoplamento de componentes padronizados de outros fabricantes. O padrão de barramento de campo em produção e engenharia de proces-so, compreende:

Comunicação de Processos ou Equipamentos de Campo: a e rápida, com equipamentos de campo; -ção, para sistemas de segurança intrínseca. Data Comunication:

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Redes Industriais 5.2 – Características do PROFIBUS

Descrição Básica da PROFIBUS: PROFIBUS define a descrição básica, técnica e funcional, de um sistema de barramento de campo, serial, com I/O distribuído em nível de célula, com características mestre-escravo. Equipamentos Mestres: Equipamentos mestres controlam o tráfico de dados no Um mestreNo pode enviar PROFIBUS, mensagens, sem uma requisição exter-na, se ele tiver autorização debarramen-to. acesso ao barramento. protocolo mestres são também referenciados como estações ati-vas. Equipamentos Escravos: Equipamentos escravos, são equipamentos considerados I/O de baixa prioridade. Equipamentos escravos típicos, são: sen-sores, atuadores e transdutores de medida. Estes equipamen-tos não têm atribuição de autorização de acesso ao barramen-to. Só têm permissão para reconhecer mensagens recebidas, ou transmitir mensagens quando solicitados por um mestre. Escravos são também chamados estações passivas. Eles só uti uti-lizam uma parte pequena do protocolo. Neste caso o proto-colo pode ser extremamente simples.

Tecnologia de Transmissão: SIMATEC

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Redes Industriais O princípio de transmissão por cabos pelo padrão americano EIA RS 485 como uma versão básica para aplicações em áreas de automação industrial, predial e tecnologia de drives. Esta tecnologia utiliza um cabo do tipo par trançado, cobrea-do. Cabos de fibra ótica são usados em ambientes com forte interfe-rência ou aumentar a velocidade de transmissão. Podem ser usadas fibras plásticas ou de vidro. Para áreas de segurança intrínsecas podem ser usada a PROFIBUS PA levando também alimentação elétrica no mesmo barramento. Esta tecnologia de transmissão é descrita no padrão internacional IEC 1158-2. Faixa de Transmissão: 9.6 – 19.2 – 93.75 – 187.5 – 500 – 1.5Mbit – 3 – 6 – 12 Mbits podem ser usadas dependendo da configuração e com-primento dos segmentos.

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Redes Industriais 5.3 – Variações do PROFIBUS

Variações da PROFIBUS: As variações da PROFIBUS são diferenciadas por:

As medias de transmissão são:

Diferenças entre processamento da informação: icação de processo e comunicação de campo.

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Redes Industriais 5.4 – Estrutura em Linha

Linha: A estrutura em linha é comumente chamada de “Estrutura de Barramento”. No entanto nem todo barramento

tem uma estrutura em linha. Todos o nós, nesta estrutura, necessitam apenas de uma interface simples. Eles podem ser conectados à linha principal via “spur lines curtos”.  

Enquanto é possível, por exemplo, que 4 nós se comuniquem ao mesmo tempo em uma estrutura ponto-aponto, em uma estrutura em linha, isto não é possível. Deve ser assegurado, nesta estrutura, que somente um nó pode enviar de cada vez, enquanto todos os outros só podem escutar. Isto requer regras que regulem qual nó pode ter autorização de envio a que tempo. Estas regras são conhecidas como “Método de Acesso ao Barramento”. 

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Redes Industriais 5.5 – Estrutura em Árvore

Árvore: PROFIBUS também utiliza estrutura em árvore. Esta estrutura pode também ser enxergada como a concatenação de diversas estruturas em linha de diferentes comprimentos bem como diferentes tipos. Os componentes que conectam individualmente as linhas tem especial importância. Elas podem ser simplesmente amplificadas(via repetidores), se os componentes conectados forem fore m do mesmo tipo, ou podem, também, ser convertidas(via roteadores, pontes, gateways), se houver componentes de diversos tipos. Também ramificações individuais de diversas estruturas em árvores podem ser conectadas à outras.

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Redes Industriais 5.6 – Data Comunication

Data Communication: “Data Comunication”(ex.: PROFIBU S FMS) servem para troca de dados entre controladores programáveis,

ou entre controladores programáveis e parceiros inteligentes(PC, computadores, etc). As seguintes funções de comunicação estão disponíveis: PG/OP Communication: Englobam as funções de comunicação que são usadas pelos controladores programáveis SIMATIC, para executar troca de dados com equipamentos eq uipamentos HMI(ex.: TD/OP), e SIMATIC PG(STEP 7). Comunicação do tipo PG/OP é suportada pelas redes MPI, PROFIBUS, e Indurstrial Ethernet. S7 Routing: Com a ajuda da função de roteamento é possível usar equipamentos de programação através das redes. S7 Communication: S7 communication é uma função de comunicação que vem integrada à família SIMATIC S7/C7. Isto facilita a comunicação entre equipamentos da família SIMATIC. O volume máximo de dados utilizados, por tarefa, são 64 KB. S7 communication, oferece um simples e poderoso serviço de comunicação e fornece uma interface de software de rede independente para MPI, PROFIBUS e Industrial Ethernet.

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Redes Industriais 5.7 – Método de Acesso ao Barramento PROFIBUS

Controle de Acesso ao Barramento: O controle de acesso ao barramento define quando um nó pode enviar dados. O controle de acesso deve garantir que somente um nó tenha autorização de cada vez. Controle de Requisição de acesso ao Barramento: Dois requisitos essenciais estão incluídos no protocolo PROFIBUS: De um lado, comunicação complexa entre controladores programáveis de igual prioridade(data communication), deve garantir que cada nó tenha tempo suficiente, dentro de ntro do tempo do frame, para executar as tarefas de comunicação. De outro lado, a comunicação entre um controlador programável e seus escravos I/Os atribuídos, deve ser o mais simples possível usando troca de dados cíclica.

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Redes Industriais 5.8 – Método de Passagem de Token

Método de Passagem de Token: Os nós conectados ao barramento PROFIBUS, formam um anel lógico de acordo com a ordem numérica ascendente do endereço de seus barramentos. A sequência é independente do arranjo topológico das estações ativas no barramento. Um “token ring” é uma concatenação organizacional dos nós ativos(mestres) na qual um token é passado de um nó para o próximo. O token, ex.: o direito de acesso ao meio de transmissão, é passado pelo princípio de token de mensagens especiais entre os nós ativos. Quando um nó tem o token, ele pode enviar mensagens até que o tempo determinado para si, termine. Se um nó não tem mensagens à enviar, ele passa automaticamente o token para o próximo, no anel lógico. A exceção à isto é o nó ativo com endereço mais alto no barramento. Este nó passa o token para o nó ativo, com endereço mais baixo, fechando, desta forma, o anel lógico. O método de acesso é independente do meio de transmissão. O diagrama acima mostra o método usado para nós ativos e passivos.

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Redes Industriais 5.9 – A PROFIBUS-DP

PROFIBUS DP: A rede PROFIBUS DP é uma interface padronizada para a transmissão de dados de I/O, em processos industriais, entre estações SIMATIC e equipamentos de campo(DP slaves). Pequenos volumes de dados podem ser trocados, de forma isócrona, entre mestre e escravo. PROFIBUS DP é um barramento serial baseado no padrão EN 50170 Vol. 2, PROFIBUS. Esta variação da PROFIBUS, que pode ser otimizada para troca de dados rápida, é especialmente adequado para comunicação entre sistemas de automação e o nível de campo(I/O distribuído). Escravos de DP Compactos: Escravos DP compactos usam uma estrutura de I/O que não pode ser mudada. A série de estações digitais ET 200B(B de bloco de I/O) são um exemplo tais escravos DP. Dependendo do número de canais I/O necessários e da faixa de tensão, módulos adequados e específicos podem ser selecionados. Escravos DP Modulares: Para DPs modulares a estrutura de entradas e saídas é variável e pode ser definida na configuração. Exemplos típicos de DPs escravos, são as estações ET 200M. Até 8 módulos podem ser conectados em uma uma ET 200M(IM 153), que pertence à faixa do S7 300 modular.

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Redes Industriais 5.10 – PROFIBUS PA

PROFIBUS-PA: PROFIBUS-PA foi especialmente desenvolvido para para engenharia de processos e permite conexões de sensores e atuadores à um barramento de campo compartilhado(inclusive em áreas áre as classificadas). PROFIBUS-PA utiliza o protocolo PROFIBUS-DP extendido à transmissão de dados. O protocolo é baseado no padrão IEC 61158-2(método de transmissão síncrona) que garante segurança intrínseca e também que o equipamento de campo será alimentado via barramento. Os equipamentos PROFIBUS-PA podem ser facilmente integrados às redes PROFIBUS DP utilizando-se acoplamentos de seguimentos. O PROFIBUS-PA pode ser usado em estruturas em linha, árvore, barramentos em estrela ou sistemas múltiplos. O número de nós que podem ser operados em um segmento simples, de barramento, depende da fonte de alimentação utilizada, do consumo de potência dos nós no barramento, do cabo de barramento utilizado e da extensão do sistema. Um segmento PROFIBUS-PA em um sistema em área classificada pode ser conectado até a 10 nós; em áreas não classificadas, até 32 estações. A faixa de transmissão usada é de 31.25kbits/s. Para aumentar a disponibilidade, segmentos de barramentos redundantes, podem ser usados. Um segmento de barramentos PA, é conectado à uma rede PROFIBUS DP por meio de um “acoplador de segmento” DP/PA link.  

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5.11 – Opções de Conexão para Mestres DP

Componentes Mestres: PROFIBUS DP é composto por dois tipos de equipamentos: equipamentos mestres e equipamentos escravos. O PROFIBUS mestre determina o trafego de dados na rede. Ao mestre é permitido enviar mensagens sem uma requisição externa, se ele possuir permissão de acesso ao barramento(token). No protocolo PROFIBUS, mestres são também referenciados como nós ativos. Há dois tipos de mestres:  

Interface mestre integrada à uma CPU;   Placas de rede(CPs)

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Redes Industriais 5.12 – Tipos de DPs Mestres ou Escravos:

Tipos de Escravos DP: O PROFIBUS DP distingue-se entre dois tipos de classes de mestres e diferentes DPs funcionalidades. DP Mestre Classe 1: O DP Mestre de classe 1 é o componente central na rede PROFIBUS DP. O controlador programável ou PC, troca dados com estações distribuídas(DP slaves), em um ciclo de mensagens repetidas e intervalos definidos. DP Mestre Classe 2: Este tipo de equipamento(terminais de programação, configuração, ou HMIs) são utilizados no startup, para configuração do sistema DP ou operação do sistema durante operação normal(diagnóstico). Um sistema DP mestre de classe 2 pode, por exemplo, ler um dados de entrada, saída, dados de diagnósticos e dados de configuração dos escravos. DP Escravo: Um escravo DP é um equipamento de I/O que faz a interface entre o campo e o controlador programável. O volume de dados depende do equipamento e pode ser de até 244 bytes. O escopo de funcionamento pode ser diferente entre DPs mestres classe 1 e 2 e DPs escravos. Isto é determinado pela capacidade dos dispositivos de comunicação.

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Redes Industriais 5.13 – Funcionalidade da DP: V0, V1 e V2

Funcionalidades das Versões: DP V0: O DP mestre V0(DP V0) engloba as seguintes funções:  

Configuração;   Atribuição de parâmetros; parâmetros;   Acesso isócrono de dados de I/O ;   Leitura de dados de diagnósticos.

DP V1: Paralelamente ao tráfego isócrono de dados, a DP V1 permite:  

Leitura não isócrona de dados de I/O;   Reconhecimento de alarmes.

Estas funções estendidas da DP englobam acesso não isocronos aos parâmetros e medidas de valores dos escravos.(ex.: equipamentos de campos dos processos de automação e equipamentos HMI, inteligentes). Este tipo de escravo tem que ser alimentado com parâmetros extras durante o startup e operação opera ção normal. Dados transferidos em modo não-isócrono(ex.: dados de parametrização), são raramente mudados, em comparação com medidas de valores isócronos, e são transferidos com prioridade baixa, em paralelo à transferência de dados usuais isócronos de alta velocidade. O reconhecimento de alarme pelo mestre, garante confiabilidade na transferência de alarme dos DPs escravos. DP V2: SIMATEC

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Redes Industriais As funções mestre DP V2 englobam as seguintes fun funões: ões:  

Modo isócrono;   Troca direta de dados entre DPs escravos.

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Redes Industriais 5.14 – Visão Geral dos I/Os DP SIEMENS

Escravos Modulares: ET 200M: A ET 200M compreende uma IM 153-1, interface modular que é conectada ao mestre PROFIBUS. Todos os módulos S7-300 que são endereçados via I/O podem ser usados pela ET200. Escravos Compactos ET200L e ET200B: A ET 200L e B são compostas de um bloco terminal e módulo eletrônico. Há módulos eletrônicos com canais digitais e analógicos. ET200L é usada quando são solicitadas poucas entradas e saídas, com velocidades de até 1.5 Mbaud. A ET200B é um equipamento de I/O para baixas profundidades de montagem e com faixa f aixa de transmissão até 12Mbaud. Escravo Compacto ET200C: O compacto ET200C tem alto grau de proteção(IP66/67), com característica de construção robusta, foi desenvolvido para ambientes industriais agressivos(inclusive adaptado para uso externo). Com faixa de transmissão, para I/O digital de até 12Mbaud e 1.5Mbaud para módulos de I/O analógicos.

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Redes Industriais 5.15 – CPs Para Comunicação

CP 5511 Vários pacotes de softwares diferentes d iferentes podem ser utilizados com a CP 5511, isto possibilita ao usuário utilizar ferramentas, tanto das PGs quanto PCs, aplicáveis à PROFIBUS DP ou MPI. CP 5611 A CP 5611 é um módulo tipo “PCI card”, usado para conectar um PC/PG à uma rede PROFIBUS ou MPI,

oferecendo, também, funcionalidades dos softwares de programação e diagnósticos, que são possíveis somente com estas CPs.

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Redes Industriais 5.16 – O Software para parametrização do Sistema PROFIBUS

Função: O software de programação STEP 7, permite a parametrização de equipamentos de I/O distribuído, bem como equipamentos de campo da rede PROFIBUS DP. O software constitui-se principalmente por:  

Configuração do sistemas fieldbus;   Geração da lista de endereço para o módulo mestre;   Ajuste da faixa de transmissão para o barramento;   Diagnóstico de falhas.

A configuração é armazenada no módulo mestre do barramento PROFIBUS DP. Diagnóstico: A função de diagnóstico pode ser usada para localizar e remover erros durante a operação. Para isto a PG é conectada diretamente ao PROFIBUSS DP, ou o correspondente equipamento de I/O. GSD: O STEP 7 pode também ser usado para parametrização de equipamentos de campo de outros fabricantes. Para simplificar a parametrização, o produto é usualmente fornecido com o arquivo para a integração à ferramenta de parametrização. Desta forma equipamentos de campo do fabricante A, podem ser conectados ao mestre do fabricante B. Os arquivos GSD podem também ser baixados dos sites dos fabricantes.

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6 – Configurando uma rede PROFIBUS-DP

 

 

Redes Industriais 6.1 – Possibilidades de Conexão PROFIBUS-DP

Há duas possibilidades de gerar um barramento mestre em PROFIBUS-DP: - CPUs com Interface DP Integrada; - CPs para PROFIBUS-DP.

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Redes Industriais 6.2 – Sistemas Monomestre com CPU 31x-2DP ou CPU 41x-2

DP Mestre 

As seguintes opções podem ser usadas como DP mestre: - CPU S7 com interface DP integrada(ex.: CPU414-2); - Uma CP em conjunto com uma CPU(ex.: CP 443-5). A configuração Mestre Escravo 

Nesta configuração, a troca de dados é feita entre um DP mestre e um escravo simples(ex.: módulos de I/O). Nesta configuração o DP mestre procura cada escravo configurado, e então transmite os dados de saída ou lê os dados de entrada referentes ao mesmo. O endereçamento do I/O é atribuído automaticamente pelo sistema. Uma interface DP, na CPU ou uma CP, podem servir como DP mestre. Esta configuração é também chamada de sistema monomestre.

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Redes Industriais 6.3 – Configurando Uma Rede PROFIBUS-DP

Criando um Barramento DP Mestre  

1º -

Selecione um Mestre DP do no catálogo;

2º -

Arraste o módulo até um slot permitido, no n o “Rack”.

A janela de propriedades será aberta, e as seguintes propriedades podem ser definidas: - Criação de uma nova rede PROFIBUS, ou abrindo uma existente; - Especificando um endereço para o DP mestre. Confirme as configurações com “OK”. O símbolo de barramento mestre aparecerá ao lado da 3º CP/CPU. Este símbolo é usado como um suporte para os escravos.

Nota

Uma rede PROFIBUS pode ser usada como sistema mono ou multimestre. Em um sistema monomestre, apenas um mestre DP é usado. Em um sistema multimestre, vários DPs mestres atuam com seus respectivos escravos.

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Redes Industriais 6.4 – Conectando DP Slaves em um Barramento Mestre via Configuração de Hardware

Tipos básicos dee Escravos DP 

- Módulos com I/O digitais e analógicas integradas.(ex.: ET 200B); - Módulo de interface com módulos S5 ou S7(ET 200M); - Estações S7 200/300 com mód módulos ulos que suportam a função de “Escravo Inteligente”.(ex.: CPU 215 215 DP, 315-2)

Selecionando Um Escravo DP 1 – Selecionar o escravo DP desejado(ex.: modulo de interface IM 153 para  ET 200M);

2  –  Arrastar o módulo selecionado selecionado para o “Barramento Mestre”. Mestre”. Uma caixa de diálogo será aberta para atribuição atribuição do endereço DP para o módulo. Outras configurações poderão ser execut executadas: adas: # Propriedades da rede(velocidade, tipo de protocolo, etc); # Endereço PROFIBUS PROFIBUS do mestre. 3 – Confirmar as configurações com “OK”. Uma tabela de configuração é associada ao símbolo do módulo selecionado, que representa a configuração de I/Os do módulo, na rede DP. 4 – Uma vez inserido o “Rack”, inserir os módulos, conforme configuração desejada.

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Redes Industriais 6.5 – Entendendo o GSD

GSD O arquivo GSD(General Station Description), contém os dados básicos do DP Slave, que possibilitam a compreensão do mesmo, pelo DP Master. Composição do GSD Essencialmente um arquivo GSD compõe-se de pelo menos os seguintes dados: - A faixa de transmissão suportada pelo equipamento; - O tamanho dos dados; - A descrição dos dados de diagnóstico e as possibilidades de parâmetros de usuário; - O tipo de equipamento(estação compacta, estação modular); - Atribuições textuais para configurações simbólicas; - Os serviços suportados.

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Redes Industriais 6.6 – Inserindo um GSD ao catálogo

É possível inseri um arquivo GSD de um equipamento, SIEMENS ou não e desta forma fazer com que o mesmo possa ser inserido de forma correta, na estrutura PROFIBUS DP. Para inserir um GSD, prosseguir como a seguir: seguir : - Abrir o editor de hardware; - Selecionar o menu Options >> Install GSD file... - Localizar o arquivo e confirmar. - Após a instalação, retornar ao menu Options >> Update Upd ate Catalog Os arquivos instalados tornam-se elementos do catálogo em: PROFIBUS DP >> Additional Field Devices

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Redes Industriais Em alguns casos o equipamento pode não ser alocado no local especificado anteriormente, no catálogo. Neste caso faz-se necessário localizá-lo. No entanto, nem sempre o nome do elemento, no catálogo é o mesmo do arquivo GSD, deve-se, então, abrir o arquivo GSD para identificação do nome do equipamento. Para este fim, basta abrir o arquivo no editor de textos do Windows e localizar o nome, como a seguir:

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7 – Fibra ótica em PROFIBUS-DP 7.1 – Introdução PROFIBUS OLMs foram criadas para utilização em redes rede s PROFIBUS óticas. Eles possibilitam a conversão da interface PROFIBUS (RS-485 nível) eléctrica, em ótica e vice-versa. Os módulos podem ser integrados integrado s às redes PROFIBUS atuais, com as vantagens da tecnologia de transmissão ótica. É possível utilizar as já conhecidas estrela, combin ações dasé possível mesmas,apara flexibilização do sistema. Para aumentar atopologias(anel, confiabilidade da rede linear), fieldbusouemcombinações caso de falha, utilização de um anel redundante.

LEDs de status,

combinações de configurações, DIL switch para configurações.

 

 

Redes Industriais 7.2 – Composição dos canais Todo módulo tem dois (OLM P11, G11) ou três (OLM P12, G12), canais independentes com um par transmissor/receptor. A alimentação é em 24 Vcc. Para aumentar a confiabilidade operacional, é possível uma alimentação elétrica redundante. O canal elétrico utiliza o padrão “DB 9”. Um segmento de barramento compatível com PROFIBUS, padrão

EM 50170 /2/ pode ser conectado à este canal. Os cabos de fibra ótica são conectados via conectores tipo BFOC /2.5.

7.3 Diagnósticos Há saídas de tensão para verificação do nível do sinal ótico, por canal, disponíveis para conexão de voltímetros padrões ou conexão em entradas analógicas do PLC (0 – 5v). Há também um relé que disponibiliza um contato seco livre. Este contato suporta tensões de até 30Vcc. E é acionado quando há falha em qualquer das conexões óticas. (o diagnóstico do canal deve estar habilitado). Outra forma de diagnóstico, são os LEDs que sinalizam as várias condições de status do sistema. As configurações são alteradas usando switches que selecionam o protocolo a ser usado, o tipo de diagnóstico e os canais que serão diagnosticados.

7.4 – Topologias possíveis As seguintes topologias de rede podem ser implementadas com PROFIBUS OLM:

 

Conexão ponto-a-ponto;   Topologia linear;   Topologia em estrela;   Anel ótico redundante.

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Redes Industriais 7.4.1 – Topologia Linear (barramento)

Em uma estrutura em linha OLMs são conectados por dois cabos de fibra ótica. Se forem utilizadas mais de duas OLMs, podem ser usadas OLMs com um canal ótico nos extremos e OLMs com dois canais óticos entre os módulos. A topologia pode ser usada com ou sem monitoramento do sinal ótico.

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Redes Industriais 7.4.2 – Topologia em “Estrela” 

Nesta topologia, vários módulos são agrupados para formar o acoplamento em estrela. Além disto outros módulos são conectados conectados via canais duplos de fibras. Os módulos do acoplamento em estrela são interconectados via canais elétricos (segmento elétrico estrela). Qualquer tipo de OLM, para qualquer tipo de fibra pode ser usado nesta configuração.

Neste modo o CH 1 deve ser configurado para “Monitor off” (S0 = 1) em todas as OLMs conectadas ao

segmento estrela, elétrico

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Redes Industriais 7.4.3 – Topologia “Anel” 

Esta forma especial de topologia de barramento acrescenta um alto grau de confiabilidade à rede. Caso haja uma quebra da fibra, o barramento dispõe de d e uma segunda opção. No caso de perda de uma OLM, somente os equipamentos associados ficarão off line. O sistema disponibiliza também diagnósticos de falha e nível do sinal ótico. Para esta configuração, é necessário utilizar módulos com dois canais óticos.

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Redes Industriais 7.5 – Alimentação elétrica e diagnóstico

Alimentar os módulos somente com tensão estabilizada até no máximo (idealmente 24 Vcc).

32 Vcc

Para aumentar a confiabilidade operacional do sistema, o módulo pode ter alimentação redundante via terminais L2+ (+24 Vdc e M). Se a fonte regular falhar, o módulo automaticamente comuta para a fonte redundante.

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8 – Troca de Dados com MM440 via PROFIBUS-DP

 

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8.1 – Princípio de um Inversor

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8.2 – Visão Geral dos Acionamentos Padrões

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8.3 – Comunicação em PROFIBUS-DP

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8.4 – Principais Tarefas na Comunicação Mestre Escravo

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8.5 – Parametrização Básica para Troca de Dados

Caminho da parametrização

Fonte de Comando

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8.6 – Entendendo as “PPOs” do MM440 

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8.7 – Comunicação com PPO tipo 3

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8.8 – Estrutura da Palavra de Controle

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8.9 – Estrutura da Palavra de Estado

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8.10 – Integrando um Acionamento à Rede, com o “HW config”  

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8.11 – Controlando o MM440 com o “Monitor/Modify Variable”  

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8.12 – Painel de Operações Básicas(BOP)

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9 - A Rede Ethernet

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9.1 – Conceito

Ethernet é uma arquitetura de interconexão para redes locais - Rede de Área Local (LAN) - baseada no envio de pacotes. Ela define cabeamento e sinais elétricos para a camada física, e formato de pacotes e protocolos para a subcamada de controle de acesso ao meio (Media Access Control MAC) do modelo OSI. A Ethernet foi padronizada pelo IEEE como 802.3. A partir dos anos 90, ela vem sendo a tecnologia de LAN mais amplamente utilizada e tem tomado grande parte do espaço de outros padrões de rede como Token Ring, FDDI e ARCNET. Os padrões atuais do protocolo Ethernet são os seguintes: - 10 megabits/seg: 10Base-T Ethernet (IEEE 802.3) - 100 megabits/seg: Fast Ethernet (IEEE 802.3u) - 1 gigabits/seg: Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z) - 10 gigabits/seg: 10 Gigabit Ethernet (IEEE 802.3ae)

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9.2 – Recursos

Uma rede de comunicação é constituída de no mínimo 2 ou mais participantes, para compartilhar recursos ou dados/Informações. Os recursos podem ser, Impressão, armazenamento de dados, Áudio Visual, Processamento (Cluster de CPUs), de comunicação e etc. Não faz sentido criarmos uma rede de comunicação só por criar, está rede tem que oferecer algum recurso para que está no ambiente de Rede.

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9.3 – Meio Físico

Basicamente o meio físico determina o tipo de tecnologia a ser usada, atendendo atend endo as necessidade de comunicação para cada aplicação especifica. Seja uma comunicação móvel o meio físico mais utilizado seria o espaço, sendo uma comunicação onde velocidade, distância e imunidade a interferências eletromagnéticas é um fator determinante a fibra de vidro/plástico é a melhor opção e para sis-temas onde o menor custo de investimento e manutenção é necessário o par metálico é essencial. A seguir as tecnologia com relação aos meio físicos: Espaço/Ar • Wireless(rádios e satélites), usados tanto no acesso como nas redes metropolitana e de longa

distância, geralmente em locais onde há menor disponibilidade de outro tipo de infra-estrutura. •Sistemas Ópticos de Visada Direta , que utilizam feixes de luz infravermelha para transmissão

de informação entre pontos próximos, geralmente em locais onde há dificuldade de implantação de outro tipo de infra-estrutura. Par metálico • Cobre (cabos de pares trançadosde cobre), normalmente utilizados no acesso até o usuário final.

UTP(Unshielded Twisted Pair-não blindado) STP( Shielded Twisted Pair-blindado).

Plástico/Vidro • Óptica(cabos de fibra óptica), usados tanto no acesso como nas redes metropolitanas ou de

longa distância. Tipos básico de fibra, Multímodo( até 3Km sem repetidor) tem o núcleo da fibra com o diâmetro de 62μm e Monomodo( até 10Km sem repetidor) tem o núcleo da fibra com o diâmetro de 10μm.

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9.4 – Protocolo de Comunicação

O termo interoperabilidade aponta para a capacidade de haver troca de informações entre as aplicações que estão sendo processadas nos computadores, e que estas informações possam ser utilizadas para se atingir objetivos comuns, como o trabalho cooperativo, integridade, segurança dos dados e independência de equipamentos. Para se usufruir da interconectividade e interoperabilidade torna-se necessário a adoção de padrões, coisas estas que até anteriormente não existiam, prova disso é que os fabricantes de hardware e desenvolvedores de software desenvolveram cada um o seu próprio conjunto de regras. São conjuntos de regras preestabelecidas e de conhecimento das partes, que disciplinam a comunicação de dados entre dois ou mais ETD´s(Equipamento Terminal de Dados) com a finalidade de garantir que o intercâmbio de informações esteja sendo realizado de modo ordenado e sem erros.

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9.5 – O Modelo OSI de Referência

A primeira fase de desenvolvimento das LANs, MANs e WANs WANs foi caótica, sob vários aspectos. No início da década de 80 houve um grande aumento na quantidade e no tamanho das re redes. des. À medida que as empresas percebiam como era possível economizar e aumentar a produtividade com a tecnologia de redes, criavam mais redes e expandiam as redes já existentes, quase tão rapidamente quanto eram lançadas novas tecnologias e produtos de rede. Na metade da década de 80, essas empresas começaram a ter problemas gerados pelas expansões realizadas. A comunicação entre redes que usavam especificações e implementações diferentes se tornou mais difícil. As empresas perceberam que precisavam abandonar os sistemas de redes  proprietários. Os sistemas proprietários têm desenvolvimento, posse e controle privados. Na indústria de computadores, "proprietário" é o contrário de "aberto" e quer dizer que uma empresa, ou um pequeno grupo de empresas, detém o controle sobre todo o uso da tecnologia. "Aberto" quer dizer que o livre uso da tecnologia está disponível para o público. Para tratar do problema da incompatibilidade entre as redes e da impossibilidade delas se comunicarem entre si, a International Organization for Standardization ( ISO)  ISO) pesquisou esquemas de redes como, por exemplo, DECNET, SNA e TCP/IP, para tentar descobrir um conjunto de regras. Como resultado result ado dessa de ssa pesquisa, a ISO criou um model modeloo de rede qu quee ajudaria os fabricantes a criar redes que poderiam ser compatíveis e operar junto com outras redes. O processo de decompor comunicações complexas em discretas tarefas menores pode ser comparado ao processo de montagem de um automóvel. Se tomado como um todo, o processo de projetar, industrializar e montar um automóvel é altamente complexo. É improvável que uma só pessoa possa saber como executar todas as tarefas necessárias para se construir um carro desde o rascunho do projeto. projeto. Por isso, os engenheiros mecânicos projetam o carro, os engenheiros industriais projetam os moldes para as peças e os técnicos de montagem específicos montam cada parte do carro. O modelo de referência OSI ( não confundir com ISO), lançado em 1984, foi o esquema descritivo criado. Ele ofereceu aos fabricantes um conjunto de padrões que garantiram maior SIMATEC

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Redes Industriais compatibilidade e interoperabilidade entre os vários tipos de tecnologias de rede, criados por várias empresas de todo o mundo.

9.5.1 – Entendendo o Modelo

O modelo de protocolos OSI é um modelo de sete camadas. O modelo de referência OSI permite que você visualize as funções de rede que acontecem em cada camada. Sobretudo, o modelo de referência OSI é uma estrutura que você pode usar para entender como as informações trafegam através de uma rede. Além disso, você pode usar o modelo de referência OSI para visualizar como as informações, ou pacotes de dados, trafegam desde os programas aplicat aplicativos ivos (por exemplo, planilhas, documentos, etc.), através de um um meio de rede (como cabos, etc.), até outros outros programas aplicativos localizados em um outro computador de uma rede, mesmo se o remetente e o destinatário tiverem tipos diferentes de rede.

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Redes Industriais 9.5.2 – O modelo de Sete camadas

Camada 1: Física:

Define as características mecânicas, elétricas, funcionais e os procedimentos para ativar, manter e desativar conexões físicas para a transmissão de bits. As características mecânicas dizem respeito ao tamanho e forma de conectores, pinos, cabos, etc. que compõem um circuito de transmissão. As características elétricas especificam os valores dos sinais elétricos (nível de tensão e corrente) usados. As características características funcionais definem o significado dado aaos os sinais transmitidos na camada física (por exemplo, transmissão, recepção, terra, etc.). Camada 2: Enlace:

Tem o objetivo de prover uma conexão confiável sobre um meio físico. Sua função básica é detectar e, corrigir erros que por ventura ocorram no nível físico e também controlar o fluxo entre os dispositivos. Camada 3: Rede:

É responsável pelo endereçamento dos dispositivos na rede, ou se preferirmos, dos pacotes. Também é responsável pelo caminho que as informações percorrem. Os protocolos de roteamento estão nessa camada. Camada 4: Transporte:

É responsável por pegar os dados enviados pela camada de Sessão e dividi-los em pacotes, ordenando os mesmos, que serão transmitidos pela rede, melhor dizendo, repassados para a camada de Rede.

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Redes Industriais Camada 5: Sessão:

É a responsável pelo estabelecimento de sessões de troca de dados entre dois dispositivos, ou seja, organiza aquele processo iniciado, determinando início e fim da comunicação, reenvio de uma informação, etc. Camada 6: Apresentação:

 já não se preocupa com os dados em nível de bits, mas sim com a sua sintaxe, ou seja, sua representação. Tem o papel de converter dados que não sejam ASCII. Executa, também, a criptografia e a compressão de dados. Camada 7: Aplicação:

São aquelas necessárias à adaptação dos processos de aplicação ao ambiente de comunicação

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9.6 – Topologia

O termo topologia pode ser considerado como "o estudo do local". Por topologia física, queremos dizer como os dispositivos em rede estão realmente ligados, podemos cita-las: A topologia de barramento tem todos os nós conectados diretamente a um link e não tem outras conexões entre os nós. Uma topologia em anel é um único anel fechado que consiste em nós nó s e links, com cada nó conectado a apenas dois nós adjacentes. Uma topologia em estrela tem um nó central do qual todos os links ligados l igados aos outros nós se irradiam e não permitem outros links. Uma topologia em estrela estendida  é igual a uma topologia em estrela, exceto pelo fato de que cada nó vinculado ao nó central é, também, o centro de outra estrela. A topologia em árvore  é similar à topologia em estrela estendida, a principal diferença é que ela não usa um nó central. Em vez disso, ela usa um tronco que se ramifica até outros nós. Há dois tipos de topologias em árvore: a árvore binária (cada nó se divide em dois links) e a árvore de backbone (um tronco de backbone tem ramos com links pendurados). Em uma topologia completa ou em malha, malha, cada  cada nó é vinculado diretamente a todos os outros.

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9.7 – Componentes de uma Rede Ethernet

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Redes Industriais 9.7.1 – O Hub

Dispositivo que tem a função de interligar os computadores de uma rede local. O hub recebe dados vindos de um computador e os transmite às outras máquinas. No momento em que isso ocorre, nenhum outro computador consegue enviar sinal. Sua liberação acontece após o sinal anterior ter sido completamente distribuído. Esse é o “vilão” que atrasou a chegada da Ethernet no chão de fábrica.  

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Redes Industriais 9.7.2 – O Switch

Switch: Aparelho muito semelhante ao hub, mas tem uma grande diferença: os dados vindos do computador de origem somente são repassados ao computador de destino. Isso porque os switchs criam uma espécie de canal de comunicação exclusiva entre a origem e o destino. Dessa forma, a rede não fica "presa" a um único computador no envio de informações. Isso I sso aumenta o desempenho da rede já que a comunicação está sempre disponível, exceto quando dois ou mais computadores tentam enviar dados simultaneamente à mesma máquina. Essa característica também diminui a ocorrência de erros (colisões de pacotes, por exemplo). Switch gerenciável: - Permite a criação de Vlans; - Permite o controle de portas (bloqueio, restrição); - Permite a criação de rede em anel; - Permite determinar velocidade de operação de cada porta; Roteador: O roteador é um equipamento que faz o papel de um intermediador, possibilitando a troca de pacotes entre redes separadas. O uso de aparelhos do gênero é comum em situações em que é necessário interligar redes diferentes, mas que, ao mesmo tempo, é preciso mantê-las isoladas.

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9.8 – Alguns Recursos da Rede Ethernet

  Firewall  Regula tráfico entre redes distintas.  VPN      VPN Virtual Private Network – permite criação de túneis na rede ethernet, para segurança.  Virtual LAN, separação lógica de pontos   VL N 

•

•

•

conectados fisicamente. 

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10 – A Tecnologia Profinet

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10.1 – O Conceito

Profinet é uma rede baseada em um padrão de comunicação c omunicação Ethernet Industrial padronizado pelas normas IEC 61158-5 e IEC 61158-6, 100% compatível com a tecnologia Ethernet ( IEEE 802.3 ) adotada pela associação PI - PROFIBUS & PROFINET International. Utilizada principalmente em aplicações de automação industrial. Desenvolvida com foco em comunicação industrial, adotando virtudes do padrão Ethernet e aumentando o escopo dos modelos de comunicação, PROFINET disponibiliza comunicação em tempo real, determinismo, gerenciamento, integração com a web, segurança integrada, etc..

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10.2 – Princípio Fundamental do Profinet

Rede Profinet 

Endereço IP  - Exemplo: 10.5.131.222 

Endereço M C 

- Exemplo: 00-08-06-00-08-01 

Device Name  - Device Name + IO System  - Exemplo: UR02.SIS01 

Device Number  - Device Number + IO system no. 

- Exemplo: 03 + 101 

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10.3 – Cabeamento – Fibra Ótica

Fibra Ótica Filamento flexível e transparente fabricado a partir de vidro ou plástico extrudido e que é utilizado como condutor de elevado rendimento de luz, imagens ou impulsos codificados. Têm diâmetro de alguns micrómetros, ligeiramente superior ao de um cabelo humano. Vantagens - Dimensões Reduzidas; - Capacidade para transportar grandes quantidades de informação; - Imunidade às interferências eletromagnéticas; - Matéria-prima muito abundante; - Segurança no sinal; - Facilidade na instalação; - Menos deterioração com o tempo comparando com os fios de cobre. Desvantagens - Custo elevado; - Fragilidade das fibras óticas sem encapsulamento; - Dificuldade para ramificações; - Impossibilidade de alimentação remota dos repetidores; - Falta de padronização dos componentes ópticos.

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Redes Industriais Tipos de Fibra Tipo Monomodo - Permite o uso de apenas um sinal de luz pela fibra; - Tem núcleo de 8 a 9 μm e casca de 125 μm;  - Alcance de 10km (200 km, dependendo do sinal); - Maior banda passante por ter menor dispersão; - Geralmente é usado laser como fonte de geração de sinal. Tipo Multimodo - Tipo mais comum em cabeamentos primários inter e intra edifícios; - Tem núcleo de 50 ou 62,5 μm e casca de 125μm;   - Permite o uso de fontes luminosas de baixa ocorrência tais como LEDs (mais baratas); - Alcance limitado de 2km; - Diâmetros grandes facilitam o acoplamento de fontes luminosas e requerem pouca precisão nos conectores; - Muito usado para curtas distâncias pelo preço e facilidade de implementação pois a longa distância tem muita perda.

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10.4 – Cabeamento – Par metálico

Cabo UTP (Unshielded Twisted Pair) É o mais usado atualmente tanto em redes domésticas quanto em grandes redes industriais devido ao fácil manuseio, instalação, permitindo taxas de transmissão de até 100 Mbps com a utilização do cabo CAT 5e; é o mais barato para distâncias de até 100 metros; Para distâncias maiores emprega-se cabos de fibra óptica. Sua estrutura é de quatro pares de fios entrelaçados e revestidos por uma capa de PVC. Pela falta de blindagem este tipo de cabo não é recomendado ser instalado próximo a equipamentos que possam gerar campos magnéticos e também não podem ficar em ambientes com umidade.

Cabo STP (Shielded Twisted Pair) Também referenciado como FTP (Foil Twisted Pair), os cabos são cobertos pelo mesmo composto do UTP categoria 5 Plenum, para este tipo de cabo, no entanto, uma película de metal é enrolada sobre o conjunto de pares trançados, melhorando a resposta ao EMI, embora exija maiores maio res cuidados quanto ao aterramento para garantir eficácia frente às interferências.

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Cabo ScTP (Screened Twisted Pair) É semelhante ao UTP. A diferença é que possui uma blindagem blindage m feita com a malha metálica em cada par. É recomendado para ambientes com interferência eletromagnética acentuada. Por causa de sua blindagem especial em cada par acaba possuindo um custo mais elevado. Caso o ambiente possua umidade, grande interferência eletromagnética, distâncias acima de 100 metros ou exposto diretamente ao sol ainda é aconselhável o uso de cabos de fibra óptica. Categorias: Categoria do cabo 5 (CAT5) - Usado em redes fast ethernet em frequências de até 100 MHz com uma taxa Mbps (CAT5 não é mais recomendado pela TIA/EIA).

de

100

Categoria do cabo 5e (CAT5e) - É uma melhoria da categoria 5. Pode ser usado para frequências até 100 M MHz Hz em redes 1000BASE-T gigabit ethernet. Ela foi criada com a nova revisão da norma EIA/TIA-568-B. Categoria do cabo 6 (CAT6) - Definido pela norma ANSI EIA/TIA-568-B-2.1 possui bitola 24 AWG e banda passante de até 250 MHz e pode ser usado em redes gigabit ethernet a velocidade de 1Gbps.

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10.5 – Cabeamento – Específico Profinet

Mesmas definições dos cabos para Rede Ethernet, porém com características construtivas, específicas para ambientes industriais: IE FC 4-core (2x2) Cat5e; IE FC 8-core (4x2) Cat6.

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10.6 – Switchs Profinet

Conversores de mídia Scalance X101-1 Series Switch Scalance X005  

5 portas    Não gerenciável gerenciável

Scalance X100 Series  

 Não gerenciável gerenciável

Scalance X200 Series  

Gerenciável

Scalance X300 Series  

Alta performance   Roteador   X300R –  Rack 19’’, modular  

Scalance X400 Series  

Modular   IRT  

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Redes Industriais 10.7 – Configurando uma Rede Profinet

A configuração de uma rede Profinet, segue o mesmo princípio da rede PROFIBUS.

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11 DeviceNet

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11.1 - Objetivo Esta etapa tem por objetivo apresentar a configuração da rede DeviceNet, contendo as informações básicas necessárias para sua configuração e manutenção, tais como: como :  

Apresentação da estrutura geral da rede DeviceNet.   Configuração da rede rede DeviceN DeviceNet et e seus dispositivos   Guia de localização de falhas na rede

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11.2 - estrutura geral e características da rede evicenet O protocolo DeviceNet define um sistema de comunicação em rede para transferência de dados entre elementos de um sistema de controle industrial. Seguem as principais características deste protocolo de rede que é definido como uma aplicação rodando sobre um chip de protocolo CAN (Controller Area Network): A topologia desta rede é do tipo Tronco/Derivação com resistores de terminação de 121 . A rede suporta até 64 nós.

Figura 1 – Topologia rede DeviceNet

 

O comprimento da linha tronco é limitado pela velocidade de transferência conforme a tabela abaixo:

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Velocidade

Flat Cable

Cabo grosso

Cabo fino

125 bits/s

420m

500m

100m

250 bits/s

200m

250m

100m

500 bits/s

75m

100m

100m

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 

 

O comprimento acumulado das derivações, isto é a soma dos comprimentos das derivações é limitada pela velocidade conforme a tabela abaixo, sendo que em qualquer caso o comprimento máximo de uma derivação não pode ultrapassar 6m: Velocidade 

Comprimento acumulado 

125 bits/s 250 bits/s

156m 78m

500 bits/s

39m

O número de dispositivos ligados em cada derivação dependem do cálculo da corrente consumida pelos dispositivos. Consultar Consultar o manual de projeto para a rede (Planning and Instalation Manual Cat. No. DN-6.7.2) para calcular o máximo de dispositivos por derivação. A tabela abaixo dá uma idéia da limitação de corrente numa derivação em função do comprimento da mesma: Comprimento da derivação 

Corrente permitida 

1,5m

3A

2m

2A

3m

1,5A

4,5

1A

6m

0,75

A adição e remoção de nós pode ser feita sem que seja interrompido o funcionament funcionamentoo da rede.

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O sinal e a alimentação de 24VCC são ligados no mesmo cabo blindado com 5 condutores.

Figura 2  – Esquema de conexão dos cabos

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A rede pode conter uma ou mais fontes de alimentação. A utilização de múltiplas fontes, bem como a distribuição das fontes depende de fatores ligados principalmente ao comprimento da linha tronco, consumo e distribuição dos dispositivos ao longo da rede. Para determinação dos requerimentos requerimen tos de alimentação da rede consultar o manual de projeto (Planning and Instalation Manual Cat. No. DN-6.7.2).

Figura 3 – Esquema de conexão das fontes  

A conexão dos cabos na rede pode ser feita através de blocos de terminais chamados de Open Style Tap (Taps de Estilo aberto) devido à forma com que cada condutor é conectado individualmente individualme nte ao seu respectivo borne, conforme a figura abaixo: abaixo:

Figura 4  – Terminal de conexão Open Style

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As fontes de alimentação são conectadas à rede através dos Power Taps conforme figura abaixo:

Figura 5  – Caixa de conexão das fontes (Power Taps )

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11.3 - Scanner devicenet 1756-dnb O Scanner 1756-DNB age como uma interface entre o CLP e os dispositivos em rede DeviceNet. Através deste módulo é possível conectar uma única rede red e e executar diversas operações de leitura e escrita, tais como: leitura e escrita de dados operacionais em um dispositivo, download e upload da configuração de um dispositivo, monitoração dos estados operacionais e falhas de um dispositivo.

11.3.1 - CONFIGUR CONFIGURAÇÃO AÇÃO DE SOFTWARE Antes que o Scanner 1756-DNB possa se comunicar com sucesso com os dispositivos em uma rede DeviceNet, ele deve ser configurado. Existem parâmetros referentes ao próprio módulo e também lista de varredura. A lista de varredura contém todas as informações necessárias para o scanner se comunicar com os dispositivos , ou seja para cada dispositivo, contém: o número de bytes a ser enviado (Tx size), o número de bytes a ser recebido(Rx size), estilo de mensagem (Message type) e o mapeamento dos dados , enviados e recebidos , no controlador Contrologix. Muitos destes dados são automaticamente configurados a partir do que está armazenado em cada arquivo EDS dos dispositivos. Para configurar os parâmetros do Scanner via software, é necessário instalar o RS Networx  for DeviceNet, que permite configurar e monitorar a rede online. O software RS Linx deve ser usado para configurar o drive de comunicação para acesso à rede. Os dispositivos da rede podem ser configurados através da rede Ethernet,  utilizando-se o drive já configurado no RS Linx para comunicação com a CPU do Contrologix. A figura abaixo mostra como acessar a rede através dos módulos de interface para rede ControlNet, DH+ ou Ethernet .

 –

Figura 6  Acesso à configuração da rede DeviceNet

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Redes Industriais 11.4CONFIGURAÇÃO 11.4CONFIGURAÇ ÃO DO DRIVE DE COMUNICAÇ COMUNICAÇÃO ÃO USANDO O RSLINX Para que haja comunicação com a rede DeviceNet é necessário que um drive seja configurado indicando o caminho, isto é, o meio físico através do qual teremos acesso à rede. Existem várias formas de acessar a DeviceNet: via comunicação serial utilizando dispositivos de interface ou através dos módulos de comunicação instalados no rack do sistema de controle Contrologix, conforme mostra a figura 6 acima. Focando o sistema de dosagem, o acesso se dá através Módulo Ethernet, previamente configurado para acesso aos programas do controlador. Esta configuração é feita à partir do software RS Linx, seguindo os passos abaixo:  

Abrir o Linx do menu iniciar em Programs/Rockwell Software/Rslinx  ou

diretamente da barra de tarefas no ícone localizado abaixo à direita do monitor.   Abrir a janela de configuração clicando no ícone indicado na figura abaixo.

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 

Da lista de opções, selecione Ethernet devices e depois clique Add New.

 

Entre com o nome desejado ou clique OK para aceitar o nome proposto.

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 

Entre com os endereços IP dos controladores com os quais vai comunicar através deste drive e clique em Add New.

 

O drive está pronto para operar quando seu status estiver Running conforme abaixo:

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Redes Industriais 11.5 - CONFIGURAÇÃO DOs DISPOSITIVOS NA REDE USANDO O RSNETWORX. Para abrir o software de configuração da rede clique no menu iniciar e siga o caminho Programs/Rockwell Software/ RSNetworx / RSNetworx for DeviceNet . Antes que qualquer dispositivo possa ser reconhecido na rede, a sua folha de dados eletrônicos ou EDS (Eletronic Data Sheet) deve estar presente na lista de Hardware do programa RSNetworx conforme o exemplo dos relês de sobrecarga E3 na figura abaixo. Caso o EDS desejado não esteja presente, entre em contato com o fornecedor do equipamento ou busque na Internet no site da ODVA ( Open Device Vendor Association) onde é possível encontrar o arquivo atualizado.

11.6 - Registro do EDS no RSNetworx. Caso seja necessário acrescentar o EDS, siga os passos abaixo: Do menu do RSNetworx clique em Tools e em seguida selecione EDS Wizard...

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 Na janela de apresentação apresentação do Wizard Wizard clique em Next.

 

 Na janela de opções da tarefa marque marque Register an EDS file  e clique Next.



Register a single janela deouregistro regis tro marque estiver registrando apenascom um    Na Register a directory of EDS filesfile dispositivo  se se quiser registrar um diretório vários dispositivos.

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 

 Na janela de registro escreva o nome do dispositivo ou clique em Brownse  para explorar as pastas onde os arquivos estão gravados.

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 

Na janela de seleção Clique sobre o arquivo desejado e clique em Open e em seguida clique em Next na janela de registro.

 

Na janela de teste é possível obter informações de erro do arquivo EDS. Conforme o enunciado este teste não garante a validação do arquivo.

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 

É possível visualizar o arquivo EDS no formato de texto clicando em View File. Abaixo um trecho do EDS do controlador controlador INTECONT da SCHENCK.. Clique em Next para prosseguir prosseguir..

 

Na janela de imagem gráfica é possível mudar o Ícone para o dispositivo clicando Change Icon e selecionando a imagem na lista. Clique Next para continuar.

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 

Na janela de final de tarefa clique Next para finalizar.

 

Após mensagem de tarefa completada com sucesso clique em Finish para encerrar.

 

Após a operação de registro o dispositivo estará disponível na lista de Hardware.

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11.7 - Criação de uma rede no RSNetworx . A configuração da rede pode ser feita basicamente de 2 formas:  

Offline: a rede é previamente previamente configura configurada da e salva através RSNetworx, em seguida os dispositivos são instalados e a configuração é carregada no scanner  e  e dispositivos através de Download. Não é a mais recomendada , pois a configuração de versão deve ser

exatamente a mesma , senão não conseguiremos conectar na rede selecionada.  

Online: a rede é previamente instalada e o RSNetworx  faz uma varredura  para e reconhece todos os dispositivos cujos EDS estão registrados na lista de Hardware, os

dispositivos que não estão registrados também serão reconhecidos , porem serão identificados como uma interregoção. O scanner e os dispositivos são então configurados conforme o projeto. Para criar e configurar uma rede offline os seguintes pass passos os devem ser seguidos:

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 

Clique no botão New 

para abrir um novo arquivo.

 

Selecione a opção DeviceNet e clique OK.

 

Selecione o Scanner na lista de Hardware na pasta Communicati Communication on Adapter.

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Clique 2 vezes sobre o Scanner escolhido para inclui-lo. Note que o endereço zero é assumido automaticamente. automaticamente.

 

Selecione os demais dispositivos da lista de Hardware. H ardware.

 

Entre com os endereços clicando 2 vezes sobre o campo e digite o endereço correspondente corresponden te .

 

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 

Clique 2 vezes no Scanner para abrir a janela de configuração . Você pode escolher um nome e mudar o endereço nesta tela.

 

Clique na opção Module e entre com o tempo entre varreduras Interscan Delay. Você pode também definir uma relação de Foreground / background  para dispositivos que precisam ser acessados menos freqüentemente, com isto você pode definir quais dispositivos vão ser acessados em todas as varreduras e os que, por exemplo são acessados a cada 10 varreduras, aliviando assim o tráfego na rede. No campo Slot entre com o número do slot no qual o scanner está instalado.

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Clique na opção Scanlist e selecione o dispositivo para a lista de varredura usando as setas no centro da janela. Caso a opção Automap on Add esteja selecionada as palavras de entrada e saída do dispositivo são automaticamente mapeadas na memória do Scanner usando as próximas palavras livres .

*Nota: O termo mapear neste caso significa definir para que posição da memória serão transferidos os dados recebidos ou enviados aos dispositivos. Nesta memória a CPU lê as entradas dos dispositivos e escreve os dados de saída que serão enviados através do Scanner. A quantidade de palavras transferidas é previamente definida no EDS dos dispositivos.

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Clique no botão Edit I/O Parameters para definir a forma de acesso para transferência dos dados. Após concluída, a varredura recomeça após o atraso definido no Interscan Delay. No campo Poll Rate podemos definir se o dispositivo será acessado em todas as varreduras, Every Scan, ou em Background. Caso a  Segunda opção seja selecionada e a relação Foreground / background esteja programada para 10, o dispositivo será acessado uma vez a cada 10 varreduras.

 

Clique na opção Input para mapeamento das palavras de entrada. Caso a opção Automap on Add não está selecionada você deve definir o endereço inicial no campo Start Dword, em seguida selecione o dispositivo e clique em Automap. Você pode desfazer o mapeamento clicando em Unmap. 

*Nota: Observe que os endereços são compostos de palavras duplas com 32bits. Neste caso o mapeamento de entrada do relê E3 ocupou 2 duplo inteiros transferindo transferindo 4 palavras do relê. SIMATEC

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A opção de mapeamento avançado permite que a disposição das palavras não seja seqüencial, conforme o exemplo abaixo:

*Nota: 2Neste caso estamos mapeando palavra 1 vinda do dispositivo para oaparece duplo inteiro da memória à partir do bit 16 . Osomente resultadoa deste mapeamento é que a palavra deslocada no duplo inteiro. Abaixo continuando com o mapeamento avançado mapeamos somente os 5 primeiros bits palavra 2 vinda do dispositivo para o duplo inteiro 3 da memória a partir do bit 19. Podemos fazer até 4 mapeamentos deste tipo. É bom lembrar que apesar de que as 4 palavras são sempre transferidas do dispositivo para o Scanner via rede, apenas a porção que está mapeada pode ser acessada pela CPU, o resto é descartado. Este tipo de mapeamento pode ser usado para otimizar o espaço na memória do Scanner permitindo uma quantidade maior de dispositivos.

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O mapeamento na memória de saída é feito similarmente . 

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11.8 - Configuração dos dispositivos escravos na rede. Para configurar os dispositivo escravos proceda proceda de acordo com seu manual de instruções. Alguns dispositivos podem ser configurados totalmente através do software RSNetworx, outros são configurados no próprio dispositivos. Como exemplo, a sequência abaixo mostra os passos para configuração do relê E3:  

Após instalado na rede o relê deve ser comissionado. Algumas versões deste relê  possuem switches que permitem a configuração do endereço, porém nos outros modelos a configuração é feita via rede. Para colocar a rede em Oline clique no ícone Online , selecione o drive AB_ETH, vá até a CPU do sistema desejado, encontre o módulo DeviceNet e Clique sobre a rede DeviceNet.

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Após a varredura o dispositivo é encontrado na rede. Normalmente Normalmen te o endereço default de fábrica é 63. Clique diretamente sobre o endereço e digite o novo endereço desejado ou clique em Tools e selecione Node Comissioning para abrir a janela de comissionamento.

 

Clique em Brownse para explorar a rede.

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Vá até a CPU do sistema desejado, desejado, abra o módulo do Scanner , abra a rede DeviceNet e clique sobre o dispositivo para seleciona-lo e clique em OK.

 

Na janela de comissionamento entre com o endereço do nó, clique Apply e Exit para fechar a  janela.

 

No menu do programa selecione Single Pass Brownse para executar uma varredura e verificar a mudança de endereço.

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A mudança de endereço está refletida na tela de monitoração Online do RSNetworx abaixo. O nó 63 não mais está presente, isto está simbolizado pelo sinal de menos.

Após o comissionamento será necessário configurar os parâmetros do relê. Os parâmetros mais importante que serão tratados aqui, são os listados abaixo:.  

FLA Setting (ID 28) Corrente nominal do motor motor

 

Trip Enable (ID 24)  Habilita quais defeitos vão gerar falhas , as mais usadas são

 

 

Overload (Sobrecarga (Sobrecarga00

 

Phase Loss (Falta de fase)

 

Ground Fault (Fuga à terra)

 

Stall (Rotor travado)

 

Comm Fault ) Falha de comunicação

Assy Word0 Param ( ID 61 ) (Primeira palavra (ID) de comunicação com o CLP)  

 

Assy Word1 Param ( ID 62 ) (Segunda palavra (ID) de comunicação com o CLP)  

 

 

No mineroduto usada a ID 4 (Corrente)

IN1 Assignment (ID 83) (Função especial da entrada 1)  

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No mineroduto usada a ID 4 (Corrente)

Assy Word3 Param ( ID 64 ) (Quarta palavra (ID) de comunicaçã comunicaçãoo com o CLP)  

 

No mineroduto usada a ID 14 (Trip Status)

Assy Word2 Param ( ID 63 ) (Terceira palavra (ID) de comunicação com o CLP)  

 

No mineroduto usada a ID 21 (Device Status)

No mineroduto usada Trip Reset (Pois o Botão de Rearme da Gaveta vai na entrada 1)

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Redes Industriais Siga os passos abaixo para configurar um relê E3 na rede Online:  

Clique 2 vezes sobre o relê para abrir a janela de configuração, e clique em Parameters.

 

Clique em Upload para carregar os parâmetros do relê para o RSNetworx.

Após isto vc poderá modificar os parametros conforme descrito no item anterior. SIMATEC

 

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11.9 - Diagnóstico da rede 11.9.1 - INDICADORES DO PAINEL FRONTAL

Figura 7  – Indicações do painel frontal

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Redes Industriais 11.9.2 - INDICADOR DE STATUS ALFANUMÉRICO Após ligado o scanner apresenta no display alfanumérico o endereço do nó seguido de um código que fornece informações de diagnóstico sobre o módulo. O display pisca a intervalos de 1 segundo. Consultar a tabela abaixo para identificar os diversos códigos de erro. Endereço de Nó/Indicador de Status Código Numérico

Descrição

Ação

Displays de Endereço de Rede 0 a 63

Operação normal. O display numérico corresponde ao endereço de nó do módulo na rede DeviceNet.

Não faça nada.

70

O módulo falhou na verificação de Endereço de Nó Duplicado

Mude o endereço do módulo para outro disponível. O endereço de nó que você selecionou já está em uso naquela rede.

71

Dados ilegais na tabela da lista de varredura (o número do nó pisca alternadamente).

Reconfigure a tabela da lista de varredura e remova os dados ilegais.

72

O dispositivo escravo parou de se comunicar (o número do nó pisca alternadamente).

Inspecione os dispositivos de campo e verifique as conexões.

73

As informações de identidade do dispositivo não correspondem à codificação eletrônica na inserção da tabela da lista de varredura (o número do nó pisca alternadamente).

Verifique se o dispositivo correto está neste número de nó. Certifique-se de que o dispositivo no endereço de nó piscante corresponde à codificação eletrônica desejada (fornecedor, código do produto, tipo de produto).

74

Dados sobrepostos detectados na porta.

Modifique sua configuração e verifique dados inválidos. Verifique o tráfego de comunicação na rede.

75

Nenhuma lista de varredura está ativa no módulo.

Insira uma lista de varredura.

76

Nenhum tráfego direto na rede para o módulo foi detectado.

Nenhuma. O módulo recebe dados de outra comunicação de rede.

77

O tamanho de dados esperado pelo dispositivo não corresponde à inserção da lista de varredura (o número do nó pisca alternadamente).

Reconfigure seu módulo para a transmissão e recepção corretas dos tamanhos de dados.

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Redes Industriais Código Numérico

Descrição

Ação

78

O dispositivo escravo na tabela da lista de varredura não existe (o número do nó pisca alternadamente).

 Adicione o dispositivo à rede ou remova a inserção da lista de varredura para aquele dispositivo.

79

O módulo falhou em transmitir a mensagem.

Certifique-se de que o módulo está conectado a uma rede válida. Verifique cabos desconectados.

80

O módulo está no modo IDLE.

Coloque o controlador no modo RUN. Habilite o bit RUN no registrador de comandos do módulo.

81

O módulo está no modo FAULT.

Verifique o Registrador de Comandos do Módulo para a energização do bit  

82

Erro detectado em seqüência de mensagens de E/S fragmentadas do dispositivo (o número do nó pisca alternadamente).

Verifique a tabela da lista de varredura por dispositivo escravo para certificar que os comprimentos dos dados de entrada e saída estão corretos. Verifique a configuração do dispositivo escravo.

83

O dispositivo escravo está retornando respostas de

Verifique a precisão da inserção da tabela da lista de varredura. Verifique a

erro quando o módulo tenta se comunicar com ele (o endereço do nó pisca alternadamente).

configuração do dispositivo escravo. O dispositivo escravo pode estar em outra lista de varredura do mestre. Reinicie o dispositivo escravo.

84

O módulo está inicializando a rede DeviceNet.

Nenhuma. Este código remove a si próprio uma vez que o módulo tenta inicializar todos os dispositivos escravos na rede.

85

O tamanho dos dados é maior que 255 bytes (o endereço do nó pisca alternadamente).

Configure o dispositivo para um tamanho de dados menor.

86

O dispositivo está produzindo dados de comprimento zero (estado

Verifique a configuração do dispositivo e status do nó escravo.

inativo) enquanto o módulo está no modo Run. 90

O usuário desabilitou a porta de comunicação.

Verifique o Registrador de Comandos do Módulo para a energização do bit de desabilitação.

91

Condição de barramento desativado detectada na porta de comunicação.

O módulo está detectando erros de comunicação. Verifique as conexões da DeviceNet e a integridade do meio físico. Verifique o sistema para dispositivos escravos ou quaisquer outras fontes de interferência na rede.

92

Nenhuma alimentação na rede detectada na porta de comunicação.

Forneça a alimentação da rede. Certifiquese de que o cabo de derivação do módulo está fornecendo a alimentação da rede para a porta de comunicação do módulo.

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Redes Industriais Código Numérico

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Descrição

Ação

95

Atualização da aplicação FLASH em progresso.

Nenhuma. Não desconecte o módulo enquanto a aplicação FLASH estiver em progresso. Você perderá todos os dados existentes na memória do módulo.

97

Operação do módulo interrompida por comando do usuário.

Verifique o Registrador de Comandos do Módulo para a energização do bit de parada. 

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Redes Industriais 11.9 3 - LEDE DE INDICAÇÃO DE STATUS Os três indicadores de status de LED no módulo fornecem fornece m informações sobre rede e suas conexões. As tabelas abaixo resumem a condição do indicador e do status correspondente, além de explicar o que cada condição significa.

INDICADOR DE STATUS MOD/NET Este LED de duas cores(verde/vermelho) fornece status limitado do dispositivo dis positivo e da comunicação. O LED de Status de Módulo/Rede combinado indica se um dispositivo tem alimentação ou não e se está operando corretamente ou não, conforme tabela abaixo: Condição

Status

Indica

Apagado

Não energizado/n energizado/não ão está online

O dispositivo não está online. O dispositivo ainda não completou o teste dup_MAC_ID. O dispositivo pode não estar energizado

Verde

Dispositivo em operação

O dispositivo está em operação em uma condição normal

Verde piscante Dispositivo em espera O dispositivo precisa de comissionamento devido a (o dispositivo precisa de configuração faltando, incompleta ou incorreta. O dispositivo pode estar no modo Standby. comissionamento) Vermelho piscante

Falha de advertência

Falha irrecuperável. irrecuperável.

Vermelho

Falha não recuperável

O dispositiv dispositivoo tem uma falha não recuperáve recuperávell e pode precisar ser substituído. substituído.

Piscando Dispositivo em autovermelho/verde teste

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O dispositivo está em auto teste.

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Redes Industriais Indicador de Status I/O Este LED de duas cores(verde/vermelho) indica o status do link de comunicação, conforme tabela abaixo: Condição

Apagado

Status

Não não está energizado, online

Verde piscante Online, não conectado

O dispositivo nãodup_MAC_ID. está online.O Odispositivo dispositivo não completou o teste podeainda não estar energizado, verifique verifique o LED de Status do Módulo O dispositivo está online mas não há conexões no estado estabelecido. O dispositivo passou pelo teste dup_MAC_ID, está online mas não tem conexões estabelecidas com outros nós.

Verde

O link está OK, online, O dispositivo está online e tem conexões no estado conectado estabelecido

Vermelho piscante

Interrupção da conexão conexão Uma ou mais conexões conexões de E/S estão nnoo estad estadoo de interrupção.

vermelho

Falha crítica no link

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Indica

Dispositivo de comunicação com falha. O dispositivo detectou um erro que o tornou incapaz de se comunicar na rede. (MAC ID duplicado ou barramento desativado)

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Redes Industriais Indicador de Status OK Este LED de duas cores(verde/vermelho) fornece o status do dispositivo no chassi Contrologix. Ele indica se o dispositivo tem alimentação ou não e se ele está operando corretamente, conforme a tabela abaixo: Condição

Status

Indica

Apagado

Sem alimentação

Nenhuma alimentação aplicada ao dispositivo. Aplique alimentação no chassi. Verifique se o módulo está completamente completame nte inserido no chassi e no backplane.

Verde

Dispositivo em operação O dispositivo está em operação em uma condição normal. Um dispositivo de controle estabeleceu conexão com o módulo

Verde piscante Dispositivo em Standby O dispositivo dis positivo está e stá funcionando funci onando corretamente corretamente,, entreta entretanto nto nenhum dispositivo de controle estabeleceu conexão com o módulo Vermelho piscante

Falha de advertência

vermelho

Falha não recuperável O dispositivo tem uma falha não recuperável, faça reparos ou ou dispositivo em auto- substitua o dispositivo, ou o dispositivo está em auto-teste durante a energização energização.. teste

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Falha recuperável. recuperável. Para recuperar, reconfigu reconfigure re o dispositiv dispositivo, o, reset o dispositivo ou realize a recuperaç recuperação ão de erros.

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11.10 –  Monitoração do Status de Falha no Módulo, via RSLOGIX Através do Software RSLogix é possível monitorar as falhas na rede DeviceNet abrindo o status de falha do módulo, para acessar o arquivo de status na monitoração online vá em Controller Tags  e expanda o tag de status referente à posição do módulo no chassi, O módulo disponibiliza diversas informações de status e diagnóstico da rede, conforme vemos na figura abaixo:

Estes tags são verdadeiramente entradas para a CPU e podem ser usados nos programas conforme o exemplo abaixo:

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