ProtocolosProtocolos IndustriaisIndustriais

Prof. MarceloProf. Marcelo

SDCD – Protocolos de comunicação

�� HartHart�� AMSAMS�� ASAS--ii�� DeviceNetDeviceNet�� ProfibusProfibus�� FieldbusFieldbus FoundationFoundation

SCADA - Protocolos

�� HARTHART®®�� ModbusModbus�� TCP/IPTCP/IP�� FieldbusFieldbus FoundationFoundation

Protocolo Fieldbus

�� Type 1 Foundation Type 1 Foundation FieldbusFieldbus H1 H1 �� Type 2 Type 2 ControlNetControlNet�� Type 3 PROFIBUS Type 3 PROFIBUS �� Type 4 PType 4 P--Net Net �� Type 5 FOUNDATION Type 5 FOUNDATION FieldbusFieldbus HSE (High HSE (High Speed Ethernet) Speed Ethernet)

�� Type 6 Type 6 SwiftNetSwiftNet (Boeing, (Boeing, retiradoretirado) ) �� Type 7 Type 7 WorldFIPWorldFIP�� Type 8 Type 8 InterbusInterbus

Fieldbus - inclusões

�� Type 10 PROFINET IO Type 10 PROFINET IO

�� Type 12 Type 12 EtherCATEtherCAT

�� Type 13 Ethernet Type 13 Ethernet PowerlinkPowerlink

�� Type 14 EPA Type 14 EPA

�� Type 16 Type 16 SERCOS_interfaceSERCOS_interface

Protocolo HART

�� HARTHART®®�� Highway Addressable Remote Highway Addressable Remote Transducer ProtocolTransducer Protocol

�� Protocolo de transdutor remoto Protocolo de transdutor remoto endereendereçáçável de barramentovel de barramento

�� Versão preliminar do Versão preliminar do FieldbusFieldbus�� Pode se comunicar em barramento de Pode se comunicar em barramento de instrumentainstrumentaçção analão analóógico de 4gico de 4--20 20 mAmA

Protocolo HART

�� Devido Devido àà grande base instalada de grande base instalada de sistemas 4sistemas 4--20 20 mAmA, HART , HART éé um dos um dos protocolos industriais mais popularesprotocolos industriais mais populares

�� Desenvolvido em meados dos anos 80 Desenvolvido em meados dos anos 80 por por RosemountRosemount Inc., baseado no Inc., baseado no antigo padrão Bell 202antigo padrão Bell 202

Protocolo HART

�� Concebido como protocolo Concebido como protocolo proprietproprietáário de comunicario de comunicaçção digital ão digital para instrumentos de campo para instrumentos de campo inteligentes inteligentes

�� TornouTornou--se protocolo aberto em 1986. se protocolo aberto em 1986. Desde então tem sido aprimorado por Desde então tem sido aprimorado por sucessivas revisõessucessivas revisões

�� 2 modos de opera2 modos de operaçção principais: ão principais: analoganalog/digital e /digital e multidropmultidrop..

Protocolo HART

�� ModoModo pontoponto--aa--pontoponto (Peer(Peer--toto--Peer Peer mode mode ouou analog/digital)analog/digital)��SinaisSinais digitaisdigitais sãosão sobrepostossobrepostos no no lalaççoo de de correntecorrente de 4de 4--20 20 mAmA

��TantoTanto a a correntecorrente de 4de 4--20 20 mAmA e o e o sinalsinaldigital digital sãosão valoresvalores vváálidoslidos de de sasaíídada do do instrumentoinstrumento

��O O endereendereççoo de de ““pollingpolling”” do do instrumentoinstrumento éé"0". "0".

��SomentoSomento um um úúniconico instrumentoinstrumento podepode ser ser colocadocolocado emem cadacada par de par de sinaissinais

Protocolo HART

�� MultiMulti--drop mode (digital)drop mode (digital)��ApenasApenas osos sinaissinais digitaisdigitais sãosão usadosusados��A A correntecorrente analanalóógicagica do do lalaççoo éé fixafixa emem 4 4 mAmA. No . No modomodo multimulti--drop, drop, éé posspossíívelvel terteratatéé 15 15 instrumentosinstrumentos emem um um úúniconico cabocabode de sinaissinais

��Os Os endereendereççosos de polling dos de polling dos instrumentosinstrumentosserseráá nana faixafaixa de 1 a 15. de 1 a 15. CadaCada medidormedidorprecisaprecisa terter um um endereendereççoo úúniconico

Protocolo Modbus

�� ProtocoloProtocolo serial serial criadocriado pelapela ModiconModiconemem 1979 1979 parapara ser ser usadousado com com seusseusPLCsPLCs

�� ÉÉ um dos um dos protocolosprotocolos maismais usadosusados nanaindindúústriastria parapara conectarconectar dispositivosdispositivoseletrônicoseletrônicos

Protocolo Modbus

�� VantagensVantagens::��ProtocoloProtocolo abertoaberto e e semsem royaltyroyalty��FFáácilcil implantaimplantaççãoão��ManipulaManipula dados dados brutosbrutos semsem restrirestriççõesões de de fabricantesfabricantes

Protocolo Modbus

�� ModbusModbus éé muitomuito usadousado parapara conectarconectarum um sistemasistema supervissupervisóóriorio com um RTU com um RTU (Remote Terminal Unit) (Remote Terminal Unit) emem sistemassistemasSCADASCADA

Protocolo Modbus

�� VersõesVersões parapara portaporta serial, serial, paraparaEthernet e Ethernet e parapara outrasoutras redesredes quequesuportemsuportem IP (Internet Protocol)IP (Internet Protocol)

�� A A maioriamaioria dos dos dispositivosdispositivos queque usamusamModbusModbus comunicamcomunicam via serial RSvia serial RS--485 485 ((camadacamada ffíísicasica))

�� Para Para conexõesconexões sobresobre TCP/IP (via TCP/IP (via Ethernet), Ethernet), existeexiste a a versãoversãoModbusModbus/TCP, /TCP, queque nãonão precisaprecisa de de checksumchecksum

Protocolo Modbus

�� CadaCada dispositivodispositivo queque usausa ModbusModbusreceberecebe um um endereendereççoo úúniconico. .

�� Na Na versãoversão serial, serial, apenasapenas o o nnóó master master podepode iniciariniciar a a comunicacomunicaççãoão..

�� Na Na versãoversão Ethernet, Ethernet, qualquerqualquerdispositivodispositivo podepode enviarenviar comandoscomandos, , masmas normalmentenormalmente apenasapenas o master o o master o fazfaz

Protocolo Modbus

�� Um Um comandocomando ModbusModbus contcontéémm: : endereendereççoo do do dispositivodispositivo, dados e , dados e informainformaççãoão de de checagemchecagem ((garantirgarantirintegridadeintegridade).).

�� NNóó zero zero éé o o endereendereççoo de broadcast, de broadcast, queque nãonão exigeexige ACKACK

�� PodePode usarusar comumicacomumicaççãoão com com ouou semsemfiofio, SMS e GPRS, SMS e GPRS

�� ProblemasProblemas ttíípicospicos sãosão: : altaalta latêncialatência e e problemasproblemas de de temporizatemporizaççãoão

Protocolo Profibus

�� Process Field BusProcess Field Bus�� PadrãoPadrão usadousado no no FieldbusFieldbus�� FoiFoi promovidopromovido emem 1989 1989 pelapela BMBF BMBF ((DepartamentoDepartamento de de educaeducaççãoão e e pesquisapesquisa dada AlemanhaAlemanha))

Protocolo Profibus

�� ComeComeççouou com a com a associaassociaççãoão de 21 de 21 empresasempresas dada AlemanhaAlemanha emem 1987 1987 paraparadefinidefiniççãoão de um de um planoplano macro macro chamadochamado ““Field BusField Bus””

Protocolo Profibus

��ProfibusProfibus FMS (Field bus Message FMS (Field bus Message Specification): Specification): PrimeiraPrimeira versãoversão, , muitomuitocomplexacomplexa, , parapara aplicaaplicaççõesões pesadaspesadas

��PROFIBUS DP (Decentralized PROFIBUS DP (Decentralized Peripherals): Peripherals): lanlanççadaada emem 1993 1993 paraparasubstituirsubstituir a FMS, a FMS, maismais simples e simples e rráápidapida. . ÉÉ a a maismais usadausada

��PROFIBUS PA (Process Automation): PROFIBUS PA (Process Automation): versãoversão maismais segurasegura, , usadausada emem ááreasreas de de riscorisco, , masmas com com taxastaxas de dados de dados menoresmenores: : 31.25 31.25 kbit/skbit/s..

Protocolo Profibus

��

Protocolo Profibus

�� NNííveisveis de de serviserviççoo dada Application layerApplication layer��DPDP--V0: V0: trocatroca ccííclicaclica de dados e de dados e diagndiagnóósticostico

��DPDP--V1: V1: acacííclicoclico e e ciclicociclico e e manipulamanipulaççãoão de de alarmesalarmes

��DPDP--V2: isochronous mode and broadcast V2: isochronous mode and broadcast (slave(slave--toto--slave communication)slave communication)

Protocolo Profibus

�� PadronizaPadronizaççãoão::��DefinidaDefinida emem 1991/1993 1991/1993 nana normanorma DIN DIN 1924519245

��IncluIncluíídodo nana EN 50170 EN 50170 emem 1996 1996 ��EstabelecidoEstabelecido nana IEC 61158/IEC 61784 IEC 61158/IEC 61784 emem 1999.1999.

�� IEC IEC -- International International ElectrotechnicalElectrotechnicalCommissionCommission

Protocolo Profibus

�� OrganizaOrganizaççãoão::��PROFIBUS PROFIBUS NutzerorganisationNutzerorganisation e.Ve.V. . (PROFIBUS User Organization) (PNO) (PROFIBUS User Organization) (PNO) criadacriada emem 1989 1989 nana AlemanhaAlemanha..

��In 1992 In 1992 foifoi criadacriada a a primeiraprimeira regional regional PROFIBUS organization PROFIBUS organization -- RPA (PROFIBUS RPA (PROFIBUS SchweizSchweiz in Switzerland)in Switzerland)

��EmEm 1995, as 1995, as RPAsRPAs se se uniramuniram nanaassociaassociaççãoão internacionalinternacional PROFIBUS & PROFIBUS & PROFINET International PROFINET International www.profibus.comwww.profibus.com

Protocolo Profibus

�� CaracterCaracteríísticassticas::��TipoTipo de de rederede: : BarramentoBarramento de de dispositivosdispositivos��MeioMeio ffíísicosico: par : par trantranççadoado, , fibrafibra óóticatica��TopologiaTopologia de de rederede: : barramentobarramento��EndereEndereççamentoamento: DIP Switch : DIP Switch ouou HW/SWHW/SW

Protocolo AS-i

�� Actuator Sensor InterfaceActuator Sensor Interface�� ProtocoloProtocolo maismais simples simples usadousado ememsistemassistemas com PLC com PLC computadorescomputadores PCPC

�� ProjetadoProjetado parapara dispositivosdispositivos de campo de campo simples(onsimples(on/off): /off): atuadoresatuadores, , sensoressensores, , chaveschaves, , entradasentradas e e sasaíídasdas analanalóógicasgicas

�� UsaUsa um um úúniconico cabocabo com 2 com 2 condutorescondutores

Protocolo AS-i

�� UsadaUsada tambtambéémm comocomo parceiraparceira ememredesredes de campo de campo maismais complexascomplexas, , comocomo ProfibusProfibus, , DeviceNetDeviceNet, , InterbusInterbus e e Industrial Ethernet, Industrial Ethernet, parapara as as quaisquaisofereceoferece umauma solusoluççãoão de de entrada/saentrada/saíídadaremotaremota de de baixobaixo custocusto. .

�� A A especificaespecificaççãoão éé controladacontrolada pelapela ASAS--International International nana AlemanhaAlemanha

Protocolo AS-i

�� DesenvolvidaDesenvolvida no final dos no final dos anosanos 80 80 parapara dispositivosdispositivos de de sensoriamentosensoriamento

�� OriginalmenteOriginalmente (1994, V2.04), (1994, V2.04), suportavasuportava 31 31 dispositivosdispositivos de I/O de I/O binbinááriosrios: 124 : 124 entradasentradas e 124 e 124 sasaíídasdasporpor rederede

Protocolo AS-i

�� MelhoriasMelhorias (1998, V2.11): (1998, V2.11): entradasentradasanalanalóógicasgicas e e atatéé 62 62 dispositivosdispositivosbinbinááriosrios de I/O (de I/O (endereendereççosos A e B) com A e B) com 4 4 entradasentradas e 3 e 3 sasaíídasdas: 248/186 no : 248/186 no totaltotal

Protocolo AS-i

�� EmEm 2005/7, 2005/7, versãoversão 3.0:3.0:��NNóóss binbinááriosrios A/B com I/O de 4/4 A/B com I/O de 4/4 ouou 8/88/8��CanaisCanais analanalóógicosgicos configurconfigurááveisveis de 8, 12 de 8, 12 ouou 16 bits16 bits

��Canal de dados fullCanal de dados full--duplexduplex

Protocolo AS-i

�� ComponentesComponentes::��Scanners e Gateways (masters, 1 Scanners e Gateways (masters, 1 porporrederede) )

��FontesFontes de de energiaenergia e e repetidoresrepetidores ((mmááximoximo100m 100m porpor segmentosegmento de de rederede, 2 , 2 repetidoresrepetidores))

��MMóódulosdulos (slaves) (slaves) ��InfraInfra--estruturaestrutura: : cabeamentocabeamentode de rederede, , equipamentosequipamentos de de instalainstalaççãoão e e ferramentasferramentas

Protocolo DeviceNet

�� UsadoUsado parapara interconexãointerconexão de de dispositivosdispositivos

�� UsaUsa Controller Area Network (CAN) Controller Area Network (CAN) comocomo tecnologiatecnologia base (data link)base (data link)

�� DesenvolvidoDesenvolvido pelapela AllenAllen--BradleyBradley�� ProtocoloProtocolo abertoaberto, , gerenciadogerenciado pelapelaOpen Open DeviceNetDeviceNet Vendors Association Vendors Association (ODVA) (ODVA) nosnos EUAEUA

Protocolo DeviceNet

��Define o Define o meiomeio ffíísicosico, data, data--link, e link, e aplicaaplicaççãoão no no modelomodelo ISO/OSIISO/OSI

��Bus Bus separadoseparado parapara sinaissinais e e alimentaalimentaççãoão(2 pares (2 pares trantranççadosados emem úúnicanica blindagemblindagem) )

��BaudratesBaudrates: 125, 250, e 500 : 125, 250, e 500 kbit/skbit/s��ComprimentoComprimento inversoinverso: 500, 250 and 100 : 500, 250 and 100 metros, metros, respectivamenterespectivamente

Protocolo DeviceNet

��AtAtéé 64 64 nnóóss porpor rederede llóógicagica��SuportaSuporta comunicacomunicaççãoão master/slave master/slave ((maioriamaioria) e peer) e peer--toto--peerpeer

��PermitePermite vvááriosrios masters masters porpor rederede��ProjetadoProjetado parapara suportarsuportar ambientesambientesruidososruidosos

Protocolo TCP/IP

Protocolo TCP/IP

Protocolo Fieldbus

�� PadrõesPadrões complementarescomplementares::��ASAS--Interface Interface ouou ASAS--II��CANCAN��ProfibusProfibus

Protocolo Fieldbus

�� CompostoComposto porpor umauma famfamíílialia de de protocolosprotocolos parapara controlecontrole distribudistribuíídodo de de processosprocessos emem tempo realtempo real

�� PadronizadoPadronizado pelapela IEC 61158 IEC 61158 (International (International ElectrotechnicalElectrotechnicalCommission)Commission)

Protocolo Fieldbus

�� Type 1 Foundation Type 1 Foundation FieldbusFieldbus H1 H1 �� Type 2 Type 2 ControlNetControlNet�� Type 3 PROFIBUS Type 3 PROFIBUS �� Type 4 PType 4 P--Net Net �� Type 5 FOUNDATION Type 5 FOUNDATION FieldbusFieldbus HSE (High HSE (High Speed Ethernet) Speed Ethernet)

�� Type 6 Type 6 SwiftNetSwiftNet (Boeing, (Boeing, retiradoretirado) ) �� Type 7 Type 7 WorldFIPWorldFIP�� Type 8 Type 8 InterbusInterbus

Protocolo Fieldbus

�� PadrõesPadrões maismais usadosusados emem conjuntoconjunto no no FieldbusFieldbus::�� ASAS--Interface Interface

�� CAN CAN

Protocolo Fieldbus

�� PadrõesPadrões baseadosbaseados emem Ethernet Industrial:Ethernet Industrial:�� InterbusInterbus

�� LonWorksLonWorks

��ModbusModbus

�� PROFIBUS PROFIBUS

�� BITBUSBITBUS

�� PROFINET PROFINET

�� CompuBusCompuBus

�� SafetyBUSSafetyBUS p p

Protocolos para automação

�� FOUNDATION FOUNDATION fieldbusfieldbus

�� ProfibusProfibus

�� PROFINET IO PROFINET IO

�� CIP (Common Industrial CIP (Common Industrial Protocol)Protocol)

�� Controller Area NetworkController Area Network

�� ControlNetControlNet

�� DeviceNetDeviceNet

�� EtherNetEtherNet/IP/IP

�� EtherCATEtherCAT

�� InterbusInterbus

�� HART Protocol HART Protocol

�� ModbusModbus RTU or ASCII RTU or ASCII

�� ModbusModbus--NETNET

�� ModbusModbus/TCP /TCP

�� ModbusModbus Plus Plus

�� EGD (Ethernet Global Data) EGD (Ethernet Global Data)

�� FINSFINS

�� Host LinkHost Link

�� MechatrolinkMechatrolink

�� MelsecNet/10MelsecNet/10

�� OptomuxOptomux

�� SERCOSSERCOS

�� GE SRTP GE SRTP -- GE Fanuc GE Fanuc PLCsPLCs

�� SinecSinec H1 H1 -- Siemens Siemens

�� SynqNetSynqNet -- Danaher Danaher

�� TTEthernetTTEthernet -- TTTechTTTech

�� PiePPieP

�� BSAPBSAP