Módulos de Interface de Rede

Os módulos de interface de rede permitem uma série de CLP e outros dispositivos inteligentes a comunicar e transmitir dados em alta velocidade. Atualmente, muitos fornecedores fabricam produtos que são compatíveis com diferentes ambientes de rede de CLP. Entre as mais populares redes estão:

• Nível de dispositivo redes de autocarros (por exemplo, CANbus, Seri- plex, etc), que são usadas por dispositivos discretos

• Processo de redes de campo (por exemplo, Fieldbus e Probus), que são usados por dispositivos analógicos;

• Redes Ethernet / IEEE 802.3, usadas pelos CLP, CPU e computadores; • Redes proprietárias;

Através do módulo de interface de rede toda a comunicação necessária (conexões e protocolos) permite que uma mensagem seja repassada na rede. Em geral, quando um processador ou outro dispositivo de rede envia um mensagem, sua interface de rede transmite a mensagem através da rede na velocidade da rede que estabelecida pela taxa de transmissão. A interface de rede receptora aceita a transmissão e passa as informações para a UCP e, se necessário, envia uma comando para o dispositivo de campo pretendido. Dependendo do tipo e conguração da rede, um módulo de rede pode ser conectado a uma distância de até 3048 m, com 100 a 1000 dispositivos (Nós). Na Figura 3.15 pode ser visto uma rede de comunicação.

Independentemente do tipo de periférico e rede utilizada, deve-se conectar os dispositivos ao CLP através de um meio físico.

Para que a comunicação entre o CLP e o PC se concretize, é necessário que dois aspectos sejam observados quanto ao hardware e software. quando se fala em hardware de comunicação, normalmente as UCP possuem pelo menos uma porta serial que pode ser conectada a dispositivos externos. A quantidade pode variar de acordo com o modelo e o fabricante dos CLP's. (84).

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Figura 3.15: Rede de comunicação (83).

Para tornar equipamentos diferentes compatíveis entre si, vários padrões de nível físico foram desenvolvidos. Os mais usuais são: RS-232, RS-422 e RS-485 (RS é uma abreviação de Recommended Standard), que relata a pa- dronização de uma interface comum para comunicação de dados entre equi- pamentos, criados pela Eletronic Industries Association (EIA). Os padrões RS-232, RS-422 e RS-485 denem características mecânicas, elétricas, fun- cionais e procedurais para ativar, manter e desativar conexões físicas que se destinam a transmitir bits entre dois dispositivos. Segundo (82) os principais caracteristicas citadas pela (EIA) para estabelecer a comunicação são:

• Características mecânicas: denem o tamanho e a forma dos conec- tores, pinos, cabos, que compõem um circuito de transmissão

• Características elétricas: especicam os valores dos sinais elétricos (ní- veis de tensão e corrente) usados para representar bits, o tempo entre

mudanças desses valores. Determinam também as taxas de transmissão e distâncias que podem ser atingidas.

• Características procedurais: especicam combinações e seqüências de sinais que devem ocorrer para que uma interface do nível físico cumpra o seu papel de receber e transmitir bits.

O meio físico RS232 nada mais é que um conjunto de normas que denem comunicação serial ponto a ponto entre dois dispositivos. A norma RS232 dene os níveis de tensão, a temporização, o protocolo de troca de dados e a disposição mecânica dos conectores. A interface RS232 tem como principal atrativo a sua implementação simples e barata, sendo disponível como padrão na maioria dos computadores atuais e antigos. As principais limitações da interface RS232 se devem ao fato da mesma operar por níveis de tensão, sendo extremamente suscetível a ruídos, o que inviabiliza a comunicão de maneira conável em distâncias superiores a 10 ou 15 metros. Outra limitação é que o padrão RS232 foi desenvolvido para ser uma comunicação ponto a ponto, não permitindo que mais de dois dispositivos usem a mesma "linha de dados".

O padrão RS422 é uma evolução do padrão RS232 e tem como principal novidade a implementação de linhas de transmissão balanceadas, o que torna a comunicação extremamente imune a ruídos, permitindo o envio de infor- mações à distâncias de até 1200 metros de maneira extremamente conável. O padrão RS422 é mais utilizado em comunicações ponto a ponto, embora seja possível utilizar o mesmo em pequenas redes. Para operação em rede o número máximo de dispositivos que podem ser conectados é limitado pois cada circuito de saída RS422 pode ser ligado no máximo a 10 entradas. Tam- bem não é possível a utilização de um único par de os para operar como "barramento"ou seja, os dados são transmitidos por uma linha e recebidos por outra. O principal uso do padrão RS422 é para estender a comunica- ção RS232 a grandes distâncias, de maneira transparente ao usuário sem a necessidade de alterar programação e protocolos.

O meio RS485 é uma evolução do padrão RS422, tendo como principal en- foque a comunicação em rede, ou seja, com apenas um par de os é possível se comunicar com diversos equipamentos em rede usando o mesmo barramento.

76 Assim como o RS422, o RS485 utiliza linha de dados balanceada, bastante

similar às linhas de dados da interface RS422, logo também permite comuni- cação em distâncias de até 1200 metros de maneira extremamente conável.

O uxo de dados podem ser divididos em:

• Canal simplex: canal no qual a direção de transmissão é inalterada; • Canal half-duplex: é um canal físico simples no qual a direção pode ser

revertida. As mensagens podem uir nas duas direções, mas nunca ao mesmo tempo;

• Canal full-duplex: permite que mensagens sejam trocadas simultanea- mente em ambas as direções. Pode ser visto como dois canais simplex, um canal direto e um canal reverso.

Nas Tabelas 3.4, 3.5 e 3.6 é dada as especicações da comunicação serial RS232, RS 422 e RS485, respectivamente.

Tabela 3.4: Especicação da comunicação serial RS232 (83). Tipo de Rede Ponto a Ponto

Distância Máxima 15m Máxima Taxa de Transmissão 20kbps

Nível Elétrico nível lógico 0 (+5V à +15V) nível ló- gico 1 (-5V à -15V)

Conectores DB25 (por norma) DB9 (usual) Canal de comunicação full-duplex (possibilidade half-duplex)

Tabela 3.5: Especicação da comunicação serial RS422 (83). Tipo de Rede Ponto a Ponto

Distância Máxima 1200m Máxima Taxa de Transmissão 10M

Nível Elétrico nível lógico 0 (+5V à +15V) nível ló- gico 1 (-5V à -15V)

Conectores DB25 (por norma) DB9 (usual) Canal de comunicação full-duplex

Tabela 3.6: Especicação da comunicação serial RS485 (83).

Tipo de Rede multi-ponto (até 32 transmissores ou receptores)

Distância Máxima 1200m Máxima Taxa de Transmissão 10M bps

Nível Elétrico nível lógico 0 (+5V à +15V) nível ló- gico 1 (-5V à -15V)

Conectores não denido Canal de comunicação half-duplex