ENGENHARIA ELÉTRICA Redes Industriais e Supervisório · 1. O que as redes wireless podem...
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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
vida.
Utilização de sistemas Wireless em redes industriais
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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);
Utilização de sistemas Wireless em redes industriais
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Redes Sem Fio
Utilização de sistemas Wireless em redes industriais
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Comparação entre um equipamento com fio e um wireless
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Redes Wireless
Rede Zigbee
Rede Bluetooth
ISA-SP100
WirelessHART (HART7)
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Rede Zigbee
Topologias: Estrela, Árvore e Malha.
Dispositivos:
FFD (Dispositivo Completo – Coordenador de Rede);
RFD (Dispositivo mas Simples – Opera somente na
Topologia Estrela).
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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;
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Topologias da Rede Zigbee
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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.
A taxa de transmissão é 250 kbps. Protocolo de acesso ao
meio é o CSMA/CA;
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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.
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Topologias da Rede Bluetooth
Piconet
Scarttnet
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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.
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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
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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.
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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.
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Topologias da Rede ISA-SP100
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ISA-SP100
WirelessHART (HART7)
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.
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WirelessHART (HART7)
Segue especificações IEEE 802.15.4. Opera na Faixa ISM
em 2,4Ghz, 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.
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Evolução do protocolo HART
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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);
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Topologias da Rede WirelessHART
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WirelessHART (HART7)
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.
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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.
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A rede Mesh
- Distâncias:
com visada de até 250m, 150m(obstrução leve),
75m(alguns obstáculos) e 30m(vários obstáculos)
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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.
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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.
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Controlador Smar HSE WirelessHART™ DF100
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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
HSE.
Sistema Wireless com o DF100 (Controlador HSE- WirelessHARTTM).
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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.
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Antenas x obstáculos
As antenas devem estar a uma distância de 0,5 m de grandes
obstáculos ou superfícies
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Antenas de Gateways e repetidores
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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.
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Redes Industriais IHM
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http://rsynolikos.weebly.com/
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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
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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