1. Vantagens do uso de redes industriais
1.1. facilita a transmissão de informações sem erros
1.2. reduz custos
1.3. aumenta a confiabilidade em todas as etapas do processo produtivo
1.4. Diagnóstico de problemas em tempo real
1.5. Redução de tempos ociosos e de parada
1.6. Diminuição de gastos com energia e instalações elétricas
1.7. Gerenciamento remoto
1.8. Aumento de produtividade e de qualidade na fabricação
1.9. aumento da segurança
2. Aplicações comuns de redes industriais
2.1. Redes industriais em empresas
2.1.1. redes corporativas
2.1.2. ajudam a conectar vários computadores em diferentes departamentos
2.1.3. reduzir protocolos de comunicação
2.1.4. aumentar a acessibilidade de dados de maneira eficiente
2.2. Redes industriais em operações de negócios
2.2.1. redes de negócio
2.2.2. conecta todos os seus sistemas em diferentes prédios em diferentes locações
2.2.3. são usados para conectar computadores em diversas locações
2.3. Redes de supervisão
2.3.1. usadas para conectar diversos computadores para supervisionar outros computadores e sistemas
2.3.2. normalmente usados em manufaturas
2.4. Redes de controles de processos
2.4.1. usadas para transmitir dados e transferi-los entre várias unidades de controle e mensuração
2.4.2. possuem boas técnicas de resolução de problemas
2.4.3. baixa sensibilidade a ondas eletromagnéticas ou de indução
2.4.4. técnicas de conexão prioritária
3. Tendencias para o futuro das redes industriais
3.1. Uma possível tendência na área de redes industriais é a convergência entre as redes de comunicação industrial e as redes de informação corporativa
3.1.1. integração
3.1.2. interoperabilidade
3.1.3. inteligência nos processos produtivos
3.2. Essa tendência está relacionada aos conceitos de Indústria 4.0
3.2.1. Internet Industrial das Coisas (IIoT)
3.2.2. ambiente digital onde dados, usuários e máquinas trocam informações em tempo real e de forma segura
3.3. protocolos de redes industriais que podem facilitar essa convergência são os que utilizam o padrão Ethernet
3.3.1. suportarem diferentes tipos de comunicação
4. Níveis de uma Rede Industrial
4.1. Em uma rede industrial há equipamentos e dispositivos de diversos tipos, que podem ser agrupados por níveis hierárquicos
4.1.1. Indústrias normalmente são feitas por diferentes departamentos gerenciando vários aspectos do negócio, em alguns casos espalhados em diferentes locações
4.1.2. Todos esses departamentos possuem necessidades próprias, mas ao mesmo tempo precisam se comunicar entre si
4.1.3. Isso é garantido com o uso de diferentes camadas que permitem o uso de tecnologias otimizadas e protocolos em cada nível
4.2. Nível de Gestão ou Supervisão
4.2.1. Esse nível é considerado o mais elevado
4.2.2. é responsável por processar o escalonamento da produção da planta e por permitir operações de monitoramento estatístico
4.2.3. Nesse nível, é comum a utilização do padrão Ethernet, operando com o protocolo TCP/IP.
4.3. Nível de Controle
4.3.1. O nível de controle corresponde à rede central localizada na planta
4.3.1.1. CLP
4.3.1.2. Computadores
4.3.2. A informação percorre o sistema em tempo real garantindo, assim, a atualização dos dados nos softwares que realizam a supervisão da aplicação
4.4. Nível de Campo e de Processo
4.4.1. encarrega-se de integrar pequenas automações
4.4.1.1. autômatos compactos
4.4.1.2. multiplexadores
4.4.1.3. controladores PID
4.5. Nível de E/S
4.5.1. estão localizados os sensores e atuadores responsáveis pelo andamento do processo produtivo
4.5.2. É o nível mais próximo do processo, no qual são tomadas as medidas necessárias para uma automação e uma supervisão precisas
4.6. Tipos de redes em cada nível
4.6.1. A rede de informação, que caracteriza o nível mais alto, escolhendo e gerenciando tanto os suprimentos quanto a interconexão dos sistemas
4.6.2. A rede de controle, busca interligar o nível 2 (ou eventualmente equipamentos do nível 3) com o nível 1
4.6.3. As redes de campo tem a função de estabelecer a conectividade entre dispositivos de campo aos sistemas de controle e gerenciamento
5. Características das redes industriais
5.1. Modelos de Redes
5.1.1. Redes do tipo Origem/Destino
5.1.1.1. Nesse tipo de configuração, os dados são transmitidos e recebidos, sucessivamente, do nó fonte para um destino específico
5.1.1.2. Esse tipo de rede produz um desperdício de recursos
5.1.1.3. pois quando apenas o destino é diferente, os dados são enviados várias vezes
5.1.1.4. Como os dados chegam aos nós em momentos diferentes, a sincronização entre eles é muito difícil
5.1.2. Redes do tipo Produtor/Consumidor
5.1.2.1. os dados são transmitidos e recebidos, simultaneamente, entre os nós (produtores) e os nós (consumidores)
5.1.2.2. Os dados de controle (entrada/saída digitais e analógicas) e os dados de configuração podem trafegar em uma mesma rede.
5.1.2.3. O sistema utilizado pode ser do tipo mestre/escravo, multimestre ou ponto a ponto
5.2. Tipos de Comunicação
5.2.1. Mestre/Escravo
5.2.1.1. Nesse tipo de comunicação, há apenas um mestre e múltiplos escravos
5.2.1.2. Esses trocam dados unicamente com o mestre, informando apenas os dados solicitados
5.2.1.3. Nas redes mestre/escravo, a estação mestre é fixa e somente ela é capaz de iniciar as mensagens
5.2.2. Multimestre
5.2.2.1. Esse tipo de comunicação é exatamente idêntico ao mestre/escravo, porém com a diferença que a comunicação multimestre admite mais de um mestre
5.2.2.2. cada mestre tem seu próprio conjunto de escravos
5.2.2.3. os quais só podem trocar dados com seus respectivos mestres
5.2.3. Ponto a Ponto
5.2.3.1. Um par de estações controla a rede e, seguidamente, realiza a troca de informações entre elas
5.2.3.2. Não é realizado o polling para verificar se a estação receptora está ativa para enviar mensagens
5.2.3.3. Os dispositivos podem trocar dados com mais de um dispositivo, ou realizar múltiplas trocas com o mesmo dispositivo
5.3. Métodos de Troca de Dados
5.3.1. Cíclico
5.3.1.1. Nesse método, os dispositivos produzem dados a uma determinada taxa configurada pelo programador
5.3.1.2. Como os dados são transferidos numa taxa adequada ao dispositivo/aplicação, a transferência de dados cíclica é mais eficiente
5.3.1.3. Esse método é compatível com a utilização dos tipos de comunicação mestre/escravo, multimestre e ponto a ponto
5.3.2. Não Solicitada (Unsolicited)
5.3.2.1. Nesse tipo de troca de dados, os dispositivos produzem mensagens quando existe alguma alteração no valor (estado) de certa memória
5.3.2.2. Uma mensagem é enviada ciclicamente para ver se os equipamentos estão ativos ou com falha
5.3.2.3. A mudança de estado é eficiente porque se reduz significativamente o tráfego da rede e recursos não são desperdiçados com o processamento de dados antigos.
5.3.3. Polling
5.3.3.1. O polling é uma mensagem enviada pelo equipamento central à rede, sendo que os outros equipamentos só poderão responder a essa solicitação se ela for destinada ao próprio dispositivo
5.3.3.2. O desempenho desse tipo de rede depende principalmente do equipamento principal
5.3.3.3. Quando os dispositivos recebem os dados, imediatamente os envia
5.3.3.4. Esse método é normalmente utilizado com sistemas mestre/escravo e multimestre
5.4. Modos de Transmissão
5.4.1. Transmissão Paralela
5.4.1.1. Na comunicação paralela, o computador envia (ou recebe) todos os bits ao periférico de uma só vez, por um conjunto de condutores
5.4.1.2. Para cada bit de informação, existe um condutor para o seu tráfego
5.4.1.3. Os bits são enviados, ao mesmo tempo
5.4.1.4. A transmissão para longas distâncias, com esse tipo de comunicação, torna-se difícil devido à dificuldade de configuração e ao alto custo da instalação, em razão da grande quantidade de condutores.
5.4.2. Transmissão Serial
5.4.2.1. Caracteristicas
5.4.2.1.1. Essa transmissão é o processo pelo qual bit a bit é transmitido de forma sequencial por uma linha física
5.4.2.1.2. essa transmissão utiliza o conceito de taxa de transferência de bits por unidade de tempo em segundos (bps ou b/s)
5.4.2.1.3. , considera-se que um bit de informação pode ser representado por algum tipo de sinalização (nível de tensão, frequência, entre outros) que é mantido por um período fixo e uniforme
5.4.2.1.4. O número dessas sinalizações em um segundo é adotado como velocidade de transmissão denominada baud
5.4.2.1.5. a maior parte dos processadores trata as informações de maneira paralela, ou seja, transforma dados que chegam de maneira paralela em dados em série, no nível do emissor, e vice-versa, no nível do receptor.
5.4.2.2. Porta de comunicação RS-485A
5.4.2.2.1. O padrão RS485 é a tecnologia de transmissão mais utilizada
5.4.2.2.2. É indicada para áreas que necessitam uma alta taxa de transmissão, mas com uma instalação simples e de baixo custo
5.4.2.2.3. Usa um par trançado de cobre blindado com um único par condutor
5.4.2.2.4. o uso de par trançado não requer conhecimento ou habilidade especial
5.4.2.3. Porta de comunicação RS-232 (EIA 232)
5.4.2.3.1. É considerada uma interface comum, de padronização para comunicação de dados entre equipamentos
5.4.2.3.2. O padrão RS-232 especifica as tensões, temporizações e funções dos sinais, em um protocolo para troca de informações nas conexões mecânicas.
5.4.2.4. USB
5.4.2.4.1. provavelmente, substituirão as portas seriais e paralelas completamente
5.4.2.4.2. por ser mais rápida, possuir conectores simples de utilizar e ter melhor suporte para software
5.4.2.4.3. Atualmente, os computadores e notebooks não possuem mais a porta serial de comunicação
5.5. Modos de Ligação
5.5.1. Simplex
5.5.1.1. Esse tipo de ligação é útil quando os dados não têm necessidade de circular nos dois sentidos
5.5.1.2. uma ligação na qual os dados circulam em um único sentido, ou seja, do emissor para o receptor
5.5.1.3. , como, por exemplo, a ligação de um computador para uma impressora;
5.5.2. Half-duplex
5.5.2.1. A ligação half-duplex emite um sinal em cada extremidade por vez, permitindo uma ligação bidirecional que utiliza a capacidade total da linha
5.5.2.2. Também denominada ligação de alternância ou semiduplex
5.5.2.3. os dados circulam nos dois sentidos, mas nunca simultaneamente
5.5.2.4. como, por exemplo, a comunicação entre computadores
5.5.3. Full-duplex
5.5.3.1. Na ligação full-duplex, os dados circulam de maneira bidirecional e simultaneamente
5.5.3.2. Se um mesmo suporte de transmissão for utilizado para as duas transmissões, isso significa que a banda concorrida está dividida em duas partes, uma para cada sentido de emissão dos dados
5.5.3.3. como, por exemplo, as comunicações telefônicas.
5.6. Sincronização de Bits
5.6.1. Ligação Sincrônica
5.6.1.1. Nessa ligação, o emissor e o receptor são sincronizados pelo mesmo relógio
5.6.1.2. o receptor recebe continuamente as informações no mesmo instante em que o emissor as envia
5.6.1.3. informações suplementares são inseridas para garantir a ausência de erros na transmissão
5.6.1.4. O principal inconveniente da ligação sincrônica é o reconhecimento das informações por parte do receptor, podendo existir diferenças entre os relógios do emissor e do receptor
5.6.1.5. Assim, a velocidade de transmissão não pode ser muito elevada em uma ligação sincrônica.
5.6.2. Ligação Assíncrona
5.6.2.1. Para esse tipo de ligação, cada caractere é emitido de maneira irregular no tempo
5.6.2.2. cada caractere é precedido de uma informação que indica o início da transmissão do caractere, denominado bitstart
5.6.2.3. e termina com o envio de uma informação de fim de transmissão, denominada bit stop