Redes Industriais

O projeto ProfibusASI é um exemplo de projeto contendo redes Profinet, Profibus-DP, Profibus-PA e AS-Interface. Ele foi desenvolvido no ambiente de desenvolvimento do fabricante Siemens. A seguir são apresentados os passos para a criação do projeto.

Multiprojeto ProfibusASI_MP

• Siemens SIMATIC Manager.

• Seleção do item de menu File > New... para criar multiprojeto.

• Seleção aba Multiprojects.

• Informado Name = ProfibusASI_MP para o multiprojeto. Type = Multiproject. Escolha do local de armazenamento do multiprojeto (padrão C:\Programs Files (x86)\SIEMENS\STEP7\s7proj).

• Criação do projeto ProfibusASI_Prj e adição ao multiprojeto ProfibusASI_MP. Em SIMATIC Manager, selecionado item de menu File > New...

• Selecionada aba User projects.

• Informado Name = ProfibusASI_Prj para o projeto. Type = Project. Escolha do local de armazenamento do multiprojeto (padrão C:\Programs Files (x86)\SIEMENS\STEP7\s7proj). Selecionado Add to current multiproject (ProfibusASI_MP) para inclusão do projeto ProfibusASI_Prj no multiprojeto ProfibusASI_MP.

• Fechada janela do projeto ProfibusASI_Prj para trabalho dentro do multiprojeto ProfibusASI_MP.

• Inserida SIMATIC 400 Station. Renomeada para AS01.

• Aberto HW Config (Hardware).

• No catálogo, foi escolhido rack UR2 9 slots 6ES7 400-1JA10-0AA0 (Profile Standard > SIMATIC 400\RACK-400) e inserido no hardware.

• Inserida fonte PS 407 10A 6ES7 407-0KA02-0AA0 no slot 1 (catálogo - Profile Standard > SIMATIC 400\PS-400\Standard PS-400).

• Inserida CPU 416-3 PN/DP 6ES7 416-3ER05-0AB0 no rack 0 slot 3 (catálogo - Profile Standard > SIMATIC 400\CPU-400\CPU 400-H\CPU 416-3 PN/DP\6ES7 416-3ER05-0AB0).

• Escolhido IP Address da interface Ethernet R0/S3.5 da CPU – IP 192.168.0.1 e Máscara 255.255.255.0.

• Criada a subnet PlantBus.

O projeto de uma arquitetura de automação industrial consiste na integração e organização dos vários elementos que o compõem, tais como remotas de aquisição de dados, PLCs, instrumentos, sistemas de supervisão etc.

Para que essa integração possa ser realizada, é necessária a implementação de uma rede de comunicação de dados apropriada para os equipamentos, sendo que a escolha da arquitetura determinará o sucesso do sistema em relação a desempenho, modularidade, expansibilidade etc.

Durante a especificação de um projeto de automação, vários pontos devem ser considerados:

• Quantidade de áreas do processo industrial, distância entre as áreas e leiaute da instalação;

• Sala de controle centralizada ou distribuída;

• Condições ambientais: interferência eletromagnética, umidade, altas temperaturas, área classificada etc.;

• Conhecimento do cliente sobre as novas tecnologias para redes de comunicação de campo para instrumentos, sensores e acionamentos;

• Necessidade de interligar outros locais fora da área industrial, tais como escritórios, centros de distribuição etc.;

• Necessidade dos dispositivos em relação à velocidade de transmissão dos dados;

• Capacidade de expansões futuras;

• Utilização de padrão internacional ou padrão proprietário.

Uma das arquiteturas mais utilizadas é aquela em que se definem duas hierarquias de redes: a rede de informação, em que as estações clientes se comunicam com seus servidores; e a rede de controle, que é utilizada pelas estações servidoras para se comunicar com os PLCs e RTUs.

Além disso, em relação à segurança, é interessante se isolar o tráfego de informação do tráfego de controle, pois assim evitam-se problemas relacionados a divisão de banda e colisão de dados, por exemplo.

A imagem abaixo apresenta um exemplo de rede de comunicação para um sistema de automação industrial em que a rede de informação é separada da rede de controle.

Tipos de redes industriais

Devido à grande complexidade dos ambientes industriais, várias soluções para comunicação de dados foram desenvolvidas para atender às mais diferentes necessidades.

Basicamente podemos dividir as redes industriais em três grupos principais: as redes de campo, as redes de controle e as redes de informação.

As redes de campo podem ser subdivididas em dois grupos. O primeiro deles é a rede de sensores (sensorbus), que é a rede de nível mais baixo em um ambiente industrial e é utilizada para conectar sensores e atuadores simples diretamente ao barramento de comunicação. Nesse tipo de rede busca-se reduzir os custos de implantação ao substituir os cabeamentos paralelos por um único cabo (barramento). Outra característica é o tempo de resposta da rede, que é da ordem de milissegundos, pois as informações trocadas são em bits. Como exemplo desse tipo de rede pode-se citar as redes ASI, CAN e Seriplex. O segundo grupo refere-se à rede de dispositivos (devicebus), utilizada para conectar equipamentos que podem fornecer tanto sinais digitais quanto analógicos. Nesse tipo de rede transmitem-se informações maiores que o bit, normalmente na ordem de bytes. Apesar de ser mais lenta que as redes sensorbus, ainda assim é rápida e transmite dados na ordem de dezenas de milissegundos. Como exemplos desse tipo de rede pode-se citar as redes devicenet e profibus DP.

As redes de controle (fieldbus), por sua vez, interligam equipamentos de E/S mais inteligentes, podem alcançar áreas maiores e possuem tempos de transferência mais longos. Os dispositivos conectados a essa rede têm a capacidade de executar funções de controle e podem transmitir vários tipos de dados diferentes. Como exemplo pode-se citar as redes Modbus e profibus FMS.

Por fim, as redes de informação (databus) são utilizadas para comunicação entre os sistemas de gestão e supervisão, possuem tempos de transmissão na ordem de segundos e podem transmitir uma grande quantidade de informações. Nesse tipo de rede normalmente se utilizam as redes ethernet.

A Figura abaixo apresenta a hierarquia das redes industriais, sendo que no nível mais baixo (vermelho) encontram-se as redes de dispositivos (sensorbus e devicebus), no nível intermediário (azul) encontram-se as redes de campo ( fieldbus) e no nível mais alto (verde) as redes corporativas que normalmente utilizam as redes ethernet.

Exemplos