ENGENHARIA ELÉTRICA Redes Industriais e Supervisório · 1. O que as redes wireless podem...

ENGENHARIA ELÉTRICA

Redes Industriais e Supervisório

Utilização de sistemas Wireless em redes industriais

Nos últimos anos, a tecnologia de redes sem fio vem sofrendo

grandes avanços tecnológicos, o que hoje pode proporcionar:

• Segurança;

• Confiabilidade;

• Estabilidade;

• auto-organização (mesh);

• baixo consumo;

• sistemas de gerenciamento de potência e baterias de longa

Em termos de benefícios podemos citar:

a redução de custos e simplificação das instalações;

a redução de custos de manutenção, pela simplicidade das

instalações;

monitoração em locais de difícil acesso ou expostos a situações

de riscos;

Escalabilidade;

integridade física das instalações com uma menor probabilidade

a danos mecânicos e elétricos (rompimentos de cabos, curto

circuitos no barramento, ataques químicos, etc);

Redes Sem Fio

Comparação entre um equipamento com fio e um wireless

Redes Wireless

Rede Zigbee

Rede Bluetooth

ISA-SP100

WirelessHART (HART7)

Rede Zigbee

Topologias: Estrela, Árvore e Malha.

Dispositivos:

FFD (Dispositivo Completo – Coordenador de Rede);

RFD (Dispositivo mas Simples – Opera somente na

Topologia Estrela).

Rede Zigbee

Desenvolvido pela Zigbee Aliance junto ao IEEE;

Segmento Residencial;

IEEE 802.15.4 – WLAN;

Opera na Faixa ISM em 2,4Ghz, divida em 16 canais,

utilizando a técnica DSSS para transmissão de dados.

A taxa de transmissão é 250 kbps. Protocolo de acesso ao

meio é o CSMA/CA;

Topologias da Rede Zigbee

Rede Zigbee FFD (Full Function Device)

RFD (Reduced Function Device)

Rede Bluetooth

Desenvolvido pela Empresa Ericson (1994);

Periféricos de Computadores;

IEEE 802.15.1 – WLAN;

Opera na Faixa ISM em 2,4Ghz, divida em 79 canais,

utilizando a técnica FHSS para transmissão de dados.

meio é o CSMA/CA;

Rede Bluetooth

Topologias e Dispositivos:

Piconet (Formada por 8 dispositivos – 01 Mestre e 07

Escravos).

Scarttnet (Formada por várias Piconets).

Alcance: Classe 01 até 100 metros;

Classe 02 até 10 metros;

Classe 03 até 01 metro.

Topologias da Rede Bluetooth

Piconet

Scarttnet

Rede Bluetooth

ISA-SP100

Em desenvolvimento pela Sociedade Internacional de

Automação (ISA).

Totalmente voltada para o Ambiente Industrial.

Suporta os Padrões HART, DEVICENET, PROFIBUS E

FIELDBUS.

ISA-SP100

Categoria Classe Aplicação Descrição

Segurança 0 Ação Emergencial Restrição temporal sempre crítica

Controle

1 Sistema de Controle de Malha Fechada Restrição temporal normalmente crítica

2 Sistema de Controle de Malha Fechada Restrição temporal não crítica

3 Sistema de Controle de Malha Aberta Restrição temporal quase desprezível

Monitoramento

4 Alerta Aplicações com consequências operacionais de

curto prazo

5 Registo Eventos menos urgentes

ISA-SP100

Topologia MESH. A rede é composta por Instrumentos de

Campo, Roteadores de Backbone e Gateways.

Baseado no Padrão de referência OSI.

Segue especificações IEEE 802.15.4. Opera na Faixa ISM

em 2,4Ghz, divida em 16 canais, utilizando a técnica FHSS e

DSSS para transmissão de dados. A taxa de transmissão é

250 kbps. Protocolo de acesso ao meio é o TDMA.

ISA-SP100

Protocolo IPv6.

Camada de Aplicação: Gera, Interpreta e Responde os

comandos trocados entres os dispositivos (HART,

DEVICENET, PROFIBUS E FIELDBUS) e Roteadores +

Gateways.

Topologias da Rede ISA-SP100

ISA-SP100

Desenvolvido pela HART Communication Foundation.

Totalmente compatível com o Padrão HART convencional.

Voltado para o Segmento Industrial, seu principal objetivo é

complementar os dispositivos cabeados já instalados.

Topologia MESH. A rede é composta por Instrumentos de

Campo, Roteadores de Backbone e Gateways.

Segue especificações IEEE 802.15.4. Opera na Faixa ISM

em 2,4Ghz, utilizando a técnica FHSS e DSSS para

transmissão de dados.

meio é o TDMA.

Evolução do protocolo HART

Características:

Equipamentos de campo podem ser alimentados por:

• Baterias: Lithium thionyl chloride battery D-cell 3.6 V;

• Energia solar;

• Potência retirada da malha de controle ou linha.

Ideal para aplicações de monitoração:

Aplicável para controle de processos que não requeiram alta taxa

de atualização (Temperatura, Densidade);

Topologias da Rede WirelessHART

A rede Mesh

- Simples:

Todos os equipamentos sem fio têm as mesmas potencialidades; Todos podem ser roteadores.

- Especificações do HART 7.

Confiável:

Podendo atingir 99% à medida que a rede mesh cresce.

A rede Mesh

- Seguro:

Usa chaves e encriptação de dados.

- Redundância de caminho garantida:

Por exemplo, em caso de obstrução.

- Meio Físico:

IEEE 802.15.4, banda ISM (Industrial Scientific and

Medical) 2,4 GHz

Transmissor de rádio 10mW.

A rede Mesh

- Distâncias:

com visada de até 250m, 150m(obstrução leve),

75m(alguns obstáculos) e 30m(vários obstáculos)

A rede Mesh

Instrumentos:

- funcionam como repetidores.

- mantêm lista de vizinhos disponíveis.

- possuem links para transmissão/recepção.

- estão em sincronismo com a rede.

- enviam diagnósticos de status.

Gerente de Rede (Gateway)

- gerencia os instrumentos ativos e inativos.

- cuida dos links mantidos entre cada instrumento.

- serve de referência para o sincronismo de tempo da rede.

Controlador Smar HSE WirelessHART™ DF100

Na figura 2 temos o primeiro controlador HSE (High Speed

Ethernet) WirelessHARTTM. É um controlador da SMAR que traz

ao mercado mais uma inovação. É um controlador com

tecnologia digital aberta e integrável em sistemas baseados em

Sistema Wireless com o DF100 (Controlador HSE- WirelessHARTTM).

Aplicações para o WirelessHART™

Monitoração de pressão, vazão, nível, temperatura, densidade;

Monitoração de vibração, corrosão e movimento (inclusive

rotativo);

Extensão de Redes Cabeadas para usuários que requerem

mobilidade;

Implementação de Redes Locais (LANs) em ambientes onde

uma rede cabeada não é viavel ou desejável;

Controles lentos, tempo resposta > 8s.

Antenas x obstáculos

As antenas devem estar a uma distância de 0,5 m de grandes

obstáculos ou superfícies

Antenas de Gateways e repetidores

Exercícios

1. O que as redes wireless podem proporcionar? Quais seus benefícios?

2. Faça um diagrama em blocos comparando um sistema de transmissão

com e outro sem fio.

3. Explique as características das seguintes redes sem fio:

- Rede Zigbee

- Rede Bluetooth

- ISA-SP100

- WirelessHART (HART7)

4. Na rede WirelessHART, qual a função do gateway?

5. Cite algumas aplicações da rede WirelessHART.

6. Cite algumas boas práticas na instalação dos transmissores da rede

WirelessHART.

Redes Industriais IHM

Redes Industriais e supervisórios

http://rsynolikos.weebly.com/

https://books.google.pt/books?id=ej_BtWSYvj4C&pg=PA129&lpg=PA129&dq=comunica%C3%A7%C3%A3o+entre+CLP+IHM&source=bl&ots=4_iXNXo752&sig=OmYiYhToHhCVetG4aY8TXc7

aMPk&hl=pt-BR&sa=X&ved=0ahUKEwjPpsqd07HOAhUCD5AKHR8eBh84ChDoAQhWMAM#v=onepage&q=comunica%C3%A7%C3%A3o%20entre%20CLP%20IHM&f=false

Apresentação

Apresentação das características técnicas de uma família de IHM.

Marcas:

- WEG;

- Rockwell Automation;

- Schneider Electric;

- Onrom;

- Advantech;

- Siemens

Mínimo de 07 e máximo de 10 slides

Trabalho individual

20 pontos

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