Análise comparativa de desempenho da camada enlace de dados do profibus e do FIP, propostas candidatas ao padrão "field-bus"

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA;

CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA

ANÁLISE COMPARATIVA DE DESEMPENHO DA CAMADA ENLACE DE DADOS DO PROFIBUS E DO FIP, PROPOSTAS CANDIDATAS AO PADRÃO "FIELD-BUS"

\

DISSERTACÃO SUBMETIDA À UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA PARA OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM ENGENHARIA ELÉTRICA

MARCOS WILSON COSTA DE AGUIAR

*APROFIBUS E DO FIP, PROPOSTAS CANDIDATAS AO PADRÃO "FIELD-BUS"

MARCOS WILSON COSTA DE AGUIAR

ESTA DISSERTACÃO FOI JULGADA PARA OBTENÇÃO DO TÍTULO DE MESTRE EN ENGENHARIA ~ _{ESPECIALIDADE ENGENHARIA ELÉTRICA} E APROVADA EN SUA FORMA FINAL PELO CURSO DE PÓS-

GRADUACÃO. L

“M7

Prof. Jea Marie Fa nes, Dr. Ing. 0rien›ador

.z

¡,

Prof. Jos- -ira B mudez, Ph.D. Coorden-ior -- ' _{rso d Pós-graduação}

em Engenharia Elétrica

Banca Examinadora

rum _

Prof. Jean- ar e _{Farãšgs. Dr?} Ing.

. /*V v

V

Á

Prof. on . Silva F .ga Dr.

Prof. Manuqf/;;7JesOs Mendes, Dr.Ing.

En a iel Jean Mondon

\~.›

0 .

À minha esposa Aos meus pais Aos meus irmãos

AGRADECIMENTOS

Agradecemos:

- _{ao Dr. G. Graeme wood, pelas informações íornecidas}

sobre o andamento dos trabalhos na IEC;

- _{ao Sr. Udo Fritzke Junior, pela ~sua valiosa}

contribuição na execução das simulações e críticas aos modelos em Redes de Petri;

- _{às Srtas. Rosiane Vilhena Vaz de Mello, Margibel}

Adriana de Oliveira e Marileia Goulart, pelos múltiplos e _{repetitivos trabalhos de digitação e criação de} originais; '

_

- _{ao Prof. Jean~Marie Farines, pelo trabalho de}

orientação; 7

~ _{aos Professores Manuel de Jesus Mendes, Joni da Silva}

Fraga, Hari Bruno Mohr e ao Eng” _{Daniel Jean Mondon,} membros da banca _{examinadora, pelas sugestões e} contribuições fornecidas ao trabalho.

Enfim,` _{agradecemos a todos que, direta ou indiretamente} contribuiram para a _{consecução deste trabalho.}

/

/

¬:

\

§_Q M É E I O ÍNDICE DE FIGURAS . . . .. × GLOSSÁRIO . . . .. ×1v RESUMO . . . .. xxii ABSTRACT . . . .. xxiii 1 - INIBUDUQÂO . . . ..' . . . .. 1 2 - CONIEXIQ DO _EQIQQQ . . . .. 3 2.1 - _Introdução . . . .. 3 2.2 - _{Caracterização} . . . _. 6 2.2.1 - _Definição . . . ._ 6 2.2.2 - _Histórico . . . .. 6 2.2.3 - _{Características} . . . .. 8

2.2.3.1 - _{Requisitos das aplicações} . . . .. 9 2.2.3.2 - _{Dispositivos interligados} . . . _. 10 2.2.3.3 - _{Fluxo de informação} . . . .. 11 2.3 - _{Implicações do "field-bus".} . . . .. 12

2.4 - _{Contexto dos trabalhos e padronização} . . . .. 14

2.4.1 - _{Requisitos funcionais} . . . .. 15

2.4.2 - _{Propostas candidatas à padronização e tendências.} 20 2.5 - _Conclusão . . . .. 30 3 - _{QRITÉRIQSAE UEIDDDLDGIQ} . . . .. 32 3.1 - _Introdução . . . .. 32 3.2 - _{O estudo de desempenho} . . . .. 32 3.2.1 - _{Objeto da avaliação} . . . .. 33

3.2.2 - _{Estratégia de medição de desempenho} . . . .. 33

3.2.2.1 ~ _Modelo . . . .. 34

3.2.2.2 - _{Elementos da avaliação de desempenho} . . . .. 37

3.2.3.3 ~ _{Relação com os elementos de desempenho} . . . .. 49 3.3 ~ _PROFIBUS . . . .L . . . .. 55 3.3.1 - Análise operacional . . . .. 55 3.3.1.1 - _Arquitetura . . . .. 55 3.3.1.2 - _Serviços . . . .. 58 3.3.1 .3 - Controle de erros . . . _. 65 3.3.2 - _{Análise temporal} . . . .. 66 3.3 3.3 3.3 3.3 3.4 - 2.1 - _{Tempos de usuário} . . . .. 67 2.2 - _{Tempos internos} . . . ._ 69 2.3 - _{Análise dos servicos} . . . .. 75

2.4 - _{Controle de ocupação do barramento} . . . .. 76 FIP . . . .. 79 3.4.1 ~ _{Análise operacional} . . . .. 78 3.4 1.1 - Arquitetura . . . .. 78 3.4.1.2 ~ _Serviços . . . .. B1 3.4.1.3 - _{Controle de erros} . . . .. 91 3.4.2 - _{Análise temporal} . . . .. 93 3.4 3.4 3.4 3.4 3.5 - 2.1 - _{Tempos do usuário.,} . . . .. 93 2.2 - _{Tempos internos .} . . . .. 96

2.3 - _{Análise dos serviços} . . . .. 101

2.4 - _{Controle de ocupação do barramento} . . . .. 101 Análise Preliminar . . . .. 102 3.5.1 - _{Restrições e Indefinições} . . . .. 102 3.5.1.1 - _PROFIBUS . . . .. 103 3.5 1.2 - _FIP . . . .. 105

3.5.2 - _{Focalização da análise de desempenho} . . . _.

3.5.2.1 - _{Análise dos resultados} . . . ._

3.5.2.2 - _{Análise dinãmina de desempenho}

. . . _.

3.5.2.3 - _{Análise de implicações sobre o modelo}

desempenho.. . . . _ . . _ . . . _ . . . .. 3.6 - _Conclusão . . _ . . . _ _ . _ . . . _ . . . _. - _{êNÁLl§E_QQflEfiBfillMâ_DE_DE§EHEENHQ} - . - - - › - - ~ . . - z z - - z. 4.1 - Introdução . . . _ . . . _ . . . .. 4.2 - Modelagem . . _ . . . _ . . . _ . . . _ _ . _ .. 4.2.1 ~ _{Metodologia de Modelagem} . . . _ . . . _ __ vii _... 108' ..._ 108 .... 109 11o 111- 113 113 115

115

4.2.1.1 - _{Técnica de geração dos modelos} . . _ . . _ . . . ._ 115

4.2.1.2 - _{Estratégia de incorporação do erro} :U

transmissao . . . _ . . . _ . . . _ . . . _ . . ._ .... 117

4 2.2 - _{Modelagem dos serviços} . . . _ . . . _ _. 118

4.2.2.1 - _PROFIBUS . _ . . _ . . . _ . . . _.

4.2.2.2 ~ _FIP . . . _ _ . . . _ . . . _ _ . _.

_... 121

_... 125

4.3 - _{Critérios e metodologia de simulação} . . . _ . . . _ . . _ _ ._ 127

4.3.1 - _{Condições de simulação} _ . _ . . . _ . . . ._ 127 4.3.1.1 ~ _{Modelos individuais} . . . _ . . _ . . . .. ..._ 129 4.3.1.2 ~ _{Modelos combinados} _ . . . _ . . . _ . _. 131 4.3.2 ~ _{Limites do estudo} . . . ._ 4.3.2.1 - _Modelagem _ . . . _ . . . ._ 1 4.3.2.2 - _Simulação . . . _ . . . _ _ . . . _ . . . _ _ . . ._

4.4 ~ _{Análise detalhada dos resultados}

. . . _ _ . . . ._ 4.4.1 - _{Capacidade de transmissão} . . . ._ 4.4.1.1 - _PROFIBUS . . . _ . . . _ _ . . . _. 4.4.1.2 ~ _FIP _ . . _ _ . . . _ . . . _ . . _ . _ _ . ._ 4.4.1.3 - _{Análise comparativa} . . . _ . _ . _ . . ._ __.. 137 ..._ 137 _... 140 ..._ 142 ..._ 143 __.. 143 ..._ 144 _... 146

4.4.2 - _{Perdas finais} . . . .. 147

4.4.2.1 - _PROFIBUS . . . .. 148

4.4.8.2 - _FIP . . . .. 151

4.4.2.3 - _{Análise comparativa} . . . .. 154

4.4.3 ~ _{Eficiência da transferência de informacão} . . . .. 155 4.4.3.1 ~ _PROFIBUS . . . _. 155 4.4.3.2 - _FIP . . . .. . . . .. 156 4.4.3.3 - _{Análise comparativa} . . . .. 159 4.4.4 ~ _{Servico periódico} . . . .. 160 no 4.4.4.1 Tempo de execucao do servico periódico (tp)... 160

4.4.4.2 ~ _{Tempo de reacäo do sistema (tam)} . . . .. 166

4.4.5 - _{Servico aperiódico} . . . .. 170

4.4.5.1 - _PROFIBUS . . . .. 171

4.4.5.2 ~ _FIP . . . .. 174

4.4.5.3 - _{Análise comparativa} . . . .. 181

4.5 - Análise comparativa geral . . . .. 182

4.5.1 - Síntese dos resultados de desempenho . . . .. 182

ou i4.5.1.1 Capacidade de transmissao (Ou) . . . .. 182

4.5.1.2 - _{Perdas finais (P1)} . . . .... 184

4.5.1.3 - _{Eficiência da transferência de informacão (E%) 184-} 4.5.1.4 - _{Servico periódico} . . . .. 185

4.5.1.5 - _{Servico aperiódico} . . . .. 186

4.5.1.6 - _{Comparacão geral} . . . .. 188

4.5.2 ~ _{Relacäo com o modelo de desempenho} . . . .. 189

4.5.3 ~ _{Implicacöes sobre aplicacões} . . . .. 194

4.5.3.1 - FIP . . . ..- . . . .. 194

4.5.3.2 - _PROFIBUS . . . .. 197

ix

4.6 - _Conclusão . . . .. EOS

5 - Qgflgggfiëg . . . .. 207

6 - _{BEEEBÊNQl85_BlHLlQfiBÁElQâS} . . . .. 211

6.1 - _{Esforços de Padronização} . . . .. 211

6.8 ~ _{Análise do Contexto e Conceitos Gerais} . . . .. 282

6.3 - _{Análise de Desempenho} . . . .. 284

6.4 - _{Dibliografia Básica Complementar} . . . .. 287

6.5 ~ _{Documentos Intermediários Gerados} . . . .. 830

7 - _QNELQ5 . . . _. A-1

7.1 - _{Análise Temporal dos Servicos do PROFIBUS e do FIP} _ A-E

7.8 - _{Redes de Petri (RdP)} . . . ..A-34

7.3 ~ _{Descricao Sucinta do ARP} . . . ..A-40

E-

3_

4-

5-

6 _ 7 _ 8 _ 9 _ 10 - 1 _ 3 _ 3 _ 4 _ 5 _ 5 _ 7 _ 9 _ 9 _ 10 -

industrial ~ requisitos de comunicação . . . .. 3

Hierarquia de comunicação fabril . . . .. 4

Exemplo de aplicação do "field-bus" [IEC386] . . . .. 5

Função do "field-bus . . . ._ 7 Tabela de requisitos Automação da Manufatura/ Controle de Processos . . . . . . . ..' 9

Tabela de caracteristicas gerais de dispositivos [DECO87J . . . .. 10

Modelo de reíerência [ISA1B7] . . . ._ 15 Tabela de requisitos funcionais do "field-bus" . . . . .. 17

Tabela comparativa das candidatas a "field-bus"... 81

"Field-bus" 'em _{controle realimentado de} processos [EURE87] . . . . . . . .. E7 Modelo do desempenho da camada enlace . . . .. 35

Modelo de _{descrição dos serviços} . . . .. 41

PROFIBUS - _{Modelo básico do serviço} . . . .. 48

FIP - _{Modelo básico do serviço} . . . .. 43

Tempos do serviço periódico . . . .. 52

PROFIBUS ~ _{finel lógico} . . . .. 56

PROFIBUS - _{Serviços da camada enlace} . . . .. 60

PROFIBUS - _{Formato dos "frames"} . . . .. 65

PROFIBUS - _{Identificação dos "frames" .} . . . . .. 66

11 - 12 ~ 13 - 14 - 15 - 16 - 17 - 18 - 19 - 20 r 1 - 2 _ 3 _ 4 _ 5 _ ¿ _ 7 _ B _ 9.. 10 - 11 - 12 - 13 ~ Xl

PROFIBUS - _{Exemplos de aplicacäo de tmL _} . . . .. 72

FIP ~ Mecanismo de acesso ao meio . . . .. 79

FIP - _{Arquitetura da camada enlace}

. . . .. 82

FIP ~ _{Etapas do ciclo elementar ETHOM87]}

. . . _. 84

FIP - _{Macro~ciclo . . . . .}

. . . .. 86

FIP - _{Servicos da camada enlace .}

. . . .. BB

FIP - _{Formato do "frame" .}

. . . .. 91

FIP - _{Tipos de "frames" .}

. . . .. 92

FIP - _{Distribuicão das entidades no meio}

fisico... 97 FIP - _{"Time-outs" t° E t¿}

. . . .. 98

Técnica de geracäo dos modelos em RdPTE . . . .. 116

PROFIBUS - _{Modelo em RdPTE do servico SDA}

. . . .. 119

Grafo de classe de estado do servico SDA . . . .. 122

PROFIBUS - _{Tabela dos modelos em RdPTE dos}

servicos. 124 FIP - _{Tabela dos modelos em RdPTE dos servicos}

. . . . .. 126

PROFIBUS - _{Tabela de capacidade de transmissão}

(Ou). 143 FIP ~ _{Tabela de capacidade de transmissão}

(Ou) . . . . .. 145

PROFIBUS - _{Gráficos de perdas finais dos}

servicos SDA, SRD.RDR . . . .. 150

PROFIBUS ~ _{Gráficos de perdas finais}

da transferência do "token" . . . .. 150

FIP - _{Gráficos de perdas finais do}

servico (TB)... 151 FIP - _{Gráficos de perdas finais}

do _{servico SDA e da} sua fase MA . . . _. 152

FIP - _{Gráficos de perdas finais do}

servico SDN e da sua fase NN) . . . ._ 153

FIP - _{Gráficos de perdas finais do}

servico UP e da sua fase RETB . . . .. 153

PROFIBUS - _{Gráficos de eficiência dos servicos}

. . . . ..

FIP - Gráficos de eficiência dos servicos TB, SDN e SDA . . . ..

FIP - _{Gráficos de eficiência do servico UP}

. . . ..

PROFIBUS - _{Gráficos do servico periódico concorrendo}

com o _{servico aperiódico} - _tp = _f(tuUp) . . . ..

PROFIBUS - _{Gráficos do "overhead" de rotacäo}

do "token" - _{Otan =f(n) .}

. . . ..

PROFIBUS - _{Gráficos do servico periódico em funcäo}

da rotacão do ”token" ~ _tp = _{f(t-¢, n)} . . . ..

FIP ~ _{Gráficos do servico periódico - tp = f(n, tmt,}

t«Lw›) . . . ..

FIP - _{Gráficos do tempo de reacão do sistema ~}

tma =

f(tuup, nIDa) Para np = _{30 e macro-ciclo sem}

sincronizacäo . . . . . . . . . ..

FIP - _{Gráficos do tempo de reacão do sistema} - _{ta» = f(tuUp, nIDa) para np =}

30 e macro~ ciclo sincronizado . . . ..

PROFIBUS ~ _{Gráficos do temPo de acesso ao}

barramento tanH = _{f(tuu»H) e t^»L = f(tuU»k)}

. . . ..

PROFIBUS - _{Gráficos do tempo de acesso ao}

barramento perturbado pela rotacão do "token" . . . ..

FIP - Gráficos do tempo de acesso ao barramento

~ _ta» = _{f(tuu», nIDa) para nm = 1 e macro-ciclo sem}

sincronizacão . . . .. 156 157 158 160 161 162 165 168 168 172 173 176

._

_.

._

FIP -.Gráficos do tempo de acesso ao barramento

- _tag = _{f(tUup, nIDa) para nm} = _{30 e macro-ciclo sem}

sincronizacão . . . . . . . ._ . . . ‹ . z . . . z . . ‹ .

FIP - _{Gráficos do tempo de acesso ao barramento} _

` ~

z

- _{ta; = f(tuUp, nIDa) para np = 30 e macro-ciclo}

sincronizado . . . ..¬.. z › . . z z › .-23 . ~ . . . . ..

F!P - _{Gráficos dos servicos periódico e aperiódico}

concorrentes - _tag = _{f(n») (macro~ciclo sem}

sincronização) . . . _.

FIP - _{Gráficos do tempo de} - _tank = _{f(tuU»L, tuupa) para}

sem sincronizacão . . . . . ..

FIP - _{Gráficos do tempo de} - _tank = _{f(tuU»L, tuupu) para}

sincronizado (tag = _{8 ms)....}

FIP - _{Gráficos do tempo de} - _{tfizfl = {(tuUPH, tuupc) para}

sem sincronização . . . ..

FIP - _{Gráficos do tempo de}

“ _{team = f(tuuPH› tuuec) Pãfã}

sincronizado (tam = 8 ms).... acesso n, = 30 acesso np = ₃₀ acesso np = ₃₀ ãCE5SO n, = 30 . . › z . . . z . . . ~ ao barramento e macro-ciclo ao barramento e macro-ciclo ao barramento e macro-ciclo ao barramento ` 1 e macro-ciclo xiii 176 177 177 179 179 180 180

ACK ARP CLP CNC CRC CRDR CSRD DAT DLL E% Eg(×) f FCB/FCV FIP FSK GLOSSÁRIO

"frame" Íde reconhecimento do FIP, para transmissão da requisição (RP_MSG_ACK) ou do reconhecimento (RP_ACK) -

de um serviço SDA

Analisador Simulador de Redes de Petri Controlador Lógico Programável

Comando Numérico Computadorizado Cyclic Redundance Checking

Cyclic Request Data with Reply - _{Leitura periódica} remota de informação

Cyclic Send and Request Data with Reply - _Intercâmbio

periódico de informação

"frame" _{de variável identificada do FIP, para} transmissão da identificador _{(ID_DAT) ou do valor da} variável (RP_DAT>

Data Link Layer - _{Camada Enlace}

Eficiência da transferência de informação entidade da camada enlace identificada por "x"

taxa de transmissão

- _{Frame Control Bit/FCB valid (do PROFIBUS)}

Factory Instrumentation _{Protocol/Flux Information} Processus

Frequency Shift Keying - _{Modulação por variação de}

frequência

GAP_1ist ~ _{lista de endereços de estações compreendidos entre}

HD

TS e _{NS em uma dada estação mestre do PROFIBUS}

-HSA ~ ID ~ IEEE - IEC - ISA - ISO - LLC - LMS - L_sdu - LSAP - M _. NA * NAC - MAP/TOP MN ~ MSG - n -z NEMA - xv

Highest Station Address - _{endereco mais alto (no anél}

lógico do PROFIBUS)

"frame" _{identificador do FIP}

Institute of _{Electrical Electronics Engineers} International Eletrotechnical Comission

Instrument Society of America

International Organization for Standartization

Logical _{Link Control} - _{Subnivel de controle de enlace}

lógico da _{camada enlace}

List of Master Status - _{lista do estado das estacões no}

anel lógico do PROFIBUS

unidade de dados do servico do usuário da camada enlace LLC service access point - _{ponto de acesso ao servico}

da _{camada enlace} servico de mensagem

fase de _{efetiva execucão do servico SDA do FIP na} janela de mensagem

Medium Access Control - _{Subnivel de controle de}

acesso ao meio fisico

- _{Manufacturing Automation Protocol/Technical and}

Office Protocol

fase de _{efetiva execucão do servico SDN do FIP na} janela de mensagem

"frame" de mensagem do FIP, _{para transmissão da} requisicao ~(RP_DAT_MSG), do código identificador

(ID_MSG) ou do valor (RP_MSG_(ACK ou NOACK)) número de _{controladores (mestres do PROFIBUS)} National Electrical Manufacturing Association

nIDa número de elementos da lista de _{variáveis aperiódicas} de um servico do FIP

nM - número de servicos de mensagem a serem executados com (nMA) e sem (nMN) reconhecimento

np ~ número de transacões do servico periódico

nv

nr - número de retransmissões da transacao de um servico NRM-HDLC - _{Normal Response Mode-High Level Data Link Control}

NR/NRH - _{"frame" resposta "dado não disponivel" a um "+rame"}

RDR/SRD do PROFIBUS

NS - _{Next Station} - _{estacão seguinte (à TS) no anel lógico}

do PROFIBUS

nUP - _{número de servicos aperiódicos a serem executados de}

alta (nUPH) ou baixa (nUPH) _{prioridade, determinantes} da dimensão das filas de espera da camada enlace

OSI - Open Systems Interconnection

Otan - _{"Overhead" de rotacão do "token" no anél lógico do}

PROFIBUS

PCI - _{Protocol Control Information}

PDU - _{Protocol Data Unit}

P4 - perdas finais na interface da camada enlace Poll_list - _{lista de transacöes por estacão mestre}

do servico periódico do PROFIBUS

P, ~ perdas fisicas .introduzidas na _{camada enlace por} imperfeicöes na camada fisica

PROFIBUS - _{PRUCESS Flèid Bus}

PS - _{Past Station} - _{estacão anterior (à TS) no anel}

.lógico do PROFIBUS

Ou

xvii

capacidade de transmissão da camada enlace

RDR - _{Request Data with Reply} - _{Leitura remota de informacão}

RDRL/RDRH - _{"frame" do servico RDR de baixa (L)/alta (H)}

prioridade do PROFIBUS

RdPTE - _{Redes de Petri Temporizadas Extendidas}

RdP - _{Redes de Petri}

RETB - _{Requisicão Explícita de Transferência~ de "Buffer" ~}

RF RP

ROi

SC

SDA

fase de transferência da lista de variáveis do servico aperiódico do FIP

u ^" "frame de recepcao

"frame" _{resposta do FIP, para transmissão de} requisições (RP_DAT_RQi4 RP_DAT_MSG), e valores

(RP_DAT, RP_MSG, RP_R0i) '

"frame" do _{servico aperiódico do FIP, para} transmissão da requisição (RP_DAT_R0i), do identificador" _{(ID_R0i) ou da lista de variáveis} aperiódicas (RP_ROi)

"Single Character" - _{"frame" de resposta curta do}

PROFIBUS

Send Data with Acknowledge ~ _{Envio de informacão com}

reconhecimento

SDAL/SDAH - _{"frame" do servico SDA de baixa}

(L)/alta (H)

prioridade do PROFIBUS

SDN - _{Send Data with No acknowledge ~_Envio}

de informação sem reconhecimento

SDNL/SDNH ¿ _{"frame" do servico SDN de baixa}

(L)/alta (H)

SRD - _{Send and Request Data with Reply - Intercãmbio}

de

u AI

1n{ormacao

SRDL/SRDH - _{"frame" do servico SRD de baixa}

(L)/alta (H) T tan team tânc tata tap TB tea t=Q tcnn ' prioridade do PROFIBUS

ciclo de processo (período característico de interacão com um processo sob _{controle/monitoracäo)}

tempo de acesso ao barramento

tempo de acesso ao barramento do servico aperiódico de

1

alta prioridade _

tempo de acesso ao barramento do servico aperiódico de

baixa prioridade ó

tempo de ativacão do servico periódico

atraso de propagacão do sinal no _{meio fisico entre} árbitro e produtor do FIP

servico transferência _{de "buffer" do FIP}

intervalo de _{tempo indicativo da duracão da janela} aperiódica

atraso de propagacão _{do sinal no meio fisico entre} árbitro e _{consumidor do FIP}

tempo de transmissão de um caracter de 11 _{bit no}

PROFIBUS

tea (tzz) - _{tempo entre a ocorrência}

de _{duas primitvas}

tos tem toe

._

"confirm" ("indication") do servico _{Periódico do}

PROFIBUS i

intervalo de tempo de duracão de um _{ciclo elementar} intervalo _{de tempo de duracão da Janela de}

mensagem intervalo de tempo de duracão da _{janela periódica}

tCB terr TF tz» tm; Êwc tem tp: ta _ _ tF='REš.' _ tac tap tn: tem tax TS xix vu

intervalo de tempo de' _{duraçao do ciclo de}

sincronização

tempo entre duas transações consecutivas de um dado servico

"frame" de transmissão -

tempo ocioso na _{estação iniciadora entre o final de um} "frame" (recebido ou emitido) e o inicio do seguinte

(emitido) `

atraso de propagação do sinal no meio físico entre produtor e _{consumidor do FIP}

tempo de processamento da primitiva "confirm" tempo de processamento da primitiva "request" tempo de processamento da primitiva "indication"

tempo de _{execução das np transações do serviço} periódico

na _na

tempo de transmissao do campo de sincronizaçao (PRE) dos "frames" do FIP ^

tempo entre as primitivas "request" e "confirm" comprimento (em _{bit) do "frame" resposta}

tempo entre as primitivas "request" e "indication" tempo efetivo de rotação do "token" do PROFIBUS tempo de transmissão do "frame" resposta

This Station - _{estação presentemente de posse do}

"token" no anel lógico do PROFIBUS ta - _{tempo de execução de um serviço}

tanâf - tempos de reação da _{estação árbitro do FIP, a um} "frame" _recebido V

favo fignz tema tz.-zz›=› tou tem tee tem t-SVN tro tre ÊTH fivm t'T× tu

tempo de reação da estação consumidora do FIP, a um

v

"frame" recebido

tempo de reação da estação iniciadora do PROFIBUS à

:V

conclusao do servico Precedente `

tempo de reação da estação respondedora do PROFIBUS, a

um "frame" recebido

tempo de reação_ da _{estação Produtora do FIP, a} um "frame" recebido

"time-slot" - _{"time-out" de espera por um "+rame"}

resposta na _{estação iniciadora}

margem de _{segurança para tz» em relação a tmvw no} PROFIBUS '

tempo total de _{execução dos serviços precedentemente} solicitados e _{enfileirados nos "buffers" de} transmissão

tempo de reação do sistema (execução de um determinado ciclo de _{serviços)/tempo entre execuções sucessivas do}

serviço periódico ›

tempo de transmissão do campo de sincronização (SYN) do "frame" iniciador do PROFIBUS

atraso de propagação do sinal no meio íísico comprimento (em _{bit) do "frame" iniciador}

nr

tempo máximo permitido para que uma estaçao retenha o "token" no PROFIBUS

tempo nominal de rotação do "token" do PROFIBUS tempo de transmissão do "frame" iniciador

tempo entre duas solicitações consecutivas dos serviços aperiódicos (ou de mensagem)

\

xxi

to - "time-out" _{de espera, no árbitro do FIP, por uma reação} da entidade remota

t, - "time-out" de espera, no produtor/consumidor do FIP, por uma reação da entidade remota

ta - "time-out" de ativação do árbitro de "back-up" no FIP UART - _{Universal Asynchronous Receiver Transmitter - circuito}

\

vu

integrado básico da implementaçao do PROFIBUS UCS - _{Universal Cyclic Service (do PROFIBUS)}

UP - _{servico aperiódico}

VLSI - _{Very Large Scale Integration}

× - número máximo _{de rotações do "token" até a sua}

RESUMO

O presente trabalho situa-se no contexto dos esforços de criação de um _{padrão para interligação} dv dispositivos al

nivel do "field-bus". e objetiva avaliar o desempenho da camada enlace de dados do FIP e do PROFIBUS, duas entre as principais propostas candidatas à _{padronização internacional.}

Partindo-se de uma introdução geral do contexto em que o "field~bus" se insere e focalizando o estudo sobre as suas restrições de caráter temporal, é de{inido um modelo genérico para a camada enlace e os critérios

4 de análise, que

caracterizam a metodologia estabelecida para a avaliação de desempenho.

Esta metodologia é aplicada às propostas, com o intuito de _{estabelecer modelos em Redes de Petri para os seus serviços.} Os _{modelos são então simulados e é desenvolvida uma análise} comparativa sobre os resultados obtidos.

Como principal contribuição, discute-se os resultados obtidos, enfatizando as vantagens e restrições do 'PROFIBUS e FIP, e gerando uma proposta de _{alternativas para} a camada enlace. Como subproduto é _{estabelecida uma metodologia de}

análise de _{desempenho, aplicável a outras especificações de} camada enlace de "field~bus".

xxiii

ABSTRACT

This work is situated within the efforts to create a

standard for interconnection in the field-bus level, and it

intents to evaluate the Data Link Layer (DLL) performance of FIP and PROFIBUS, two amoung the main contender proposals to the field-bus standard.

From a general introduction to the field-bus _{context. and} focalizing the performance study on field-bus' _temporal restrictions, it is _defined a general _{DLL model and the} criteries that characterize the _{Performance evaluation}

methodology. i

This methodology is applied to the proposals. to establish Petri net models for their DLL services. The models are simulated and a _{comparative analysis is developed on the} results.

As _{the main contribution, the performance results and the} main advantages and _{restrictions of the proposals are} discussed, and data link layer _{alternatives are generated. As} other result, it is _{established a Performance analysis}

Dos esforços de criação de padrões internacionais para interligação de computadores e equipamentos de produção, controle e monitoração, nos diversos niveis de automação na área fabril, resultaram notadamente os projetos MAP/TUP EMAPB7] em que convergiram os trabalhos do DSI/ISO EDAYBBJ. IEC (Proway) EIECEBÓI, IEEE (Projeto 802). Neste contexto, os protocolos de interligação do _{tipo "field-bus" têm sido foco} de _{interesse dos atuais esforços de padronização, sendo} conduzidos pela IEC, ISA e IEEE, dentre outros, em torno da análise e revisão de um conjunto de _{sistemas propostos para a} padronização internacional (FIP. PROFIBUS, Rosemount, Philips, ERA/MIL-STD~1553B. Foxboro, etc ). '

O _{presente trabalho descreverá o estudo de desempenho.} desenvolvido no contexto _{do "field-bus", em torno das propostas} PROFIBUS e FIP.

O Capitulo 2 _{[AGUI589] apresentará o contexto do estudo,} procurando caracterizar _{o "field-bus", quanto:} ~

- _{ao seu âmbito de aplicações no ambiente de automação}

industrial integrada, destacando os parâmetros relacionados com: volume e fluxo de informação, tempo de resposta, dispositivos atendidos, etc.;

- _{aos requisitos estabelecidos pelos órgãos}

de Iv

normalizaçao internacional. atuantes na área; A- _{às propostas candidatas}

ao padrão "field-bus", _{com uma} breve análise comparativa;

vv - _{às tendências do processo de padronizaçao}

em cada camada.

2

Desta análise geral se delineará o foco do estudo de desempenho a ser desenvolvido, em termos de resultados pretendidos.

No Capitulo 3 será definido o escopo de abrangência da análise de desempenho e a metodologia para o seu desenvolvimento. Com base nestâ metodologia serão apresentadas as principais informações levantadas e deduzidas a respeito dos elementos, servicos e tempos da camada enlace do FIP e PROFIBUS, relacionadas com a análise de desempenho.

Com base nestas informações, no Capitulo 4 serão desenvolvidos modelos em Redes de Petri Temporizadas Extendidas, cuja simulação permitirá a análise do desempenho das propostas PROFIBUS e FIP. A análise de desempenho enfocará, particularmente, os aspectos de eficiência temporal, confiabilidade e integridade da camada enlace e tempos de execução de serviços periódicos e _{aperiódicos, como medidas}

indiretas da periodicidade e do tempo de acesso ao barramento. Como conclusão do trabalho, _{pretende~se obter indicações} sobre as vantagens e restrições de cada proposta e alternativas

a _{serem propostas frente as restrições de desempenho}

observadas. Adicionalmente, é executada uma avaliação da metodologia de análise de desempenho utilizada.

A titulo de orientação geral, para uma consulta interessada somente nos principais aspectos da análise de desempenho, sem se _{ocupar das caracteristicas das propostas,} recomenda-se a _{leitura seletiva dos itens 3.1, 3.8, 3.5, 4.1,}

4.8, 4.3 e 4.5. _{Informações mais detalhadas são apresentadas} nos itens 4.4 (resultados de desempenho), nos itens 3.3 e 3.4 (descrição das propostas) e nos Anexo 7.1 (análise temporal dos serviços) e 7.2 (modelos em Redes de Petri dos serviços).

2.1 INTRODUÇÃO

. f ~ .

A estrutura funcional dos Sistemas de Producao Industrial segue geralmente uma _{organização hierárquica em niveis.}

Iv

associados a funções especificas do processo de produçao, com requisitos distintos de comunicação, tais como: volume e

tamanho da informação e tempo de resposta (fig. 2.1), na na

integraçao dos elementos dos diversos níveis.

TAMANHO DAS '

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CONTROLE I . DIGITAL "

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<:) DIRETO <`

FIGURA 2.1 ~ _{Estrutura íuncional do sistema de produção}

A

4

associação destes requisitos de comunicação às soluções de redes locais correspondentes é geralmente representada _por

uma estrutura em 3 niveis, conforme indicada na figura 2.

.I

Funções Basi cas Tenpos de Resposta _{5°1uç5e_e}

<i_\L\; \SL››››;›' \››› Gerenciamento /E operação da pla: ra ou fábrica comu I I cAo›c›u I H ~ LUÊL: ~›M | “° | | “I I I

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FIGURA 2.2 ~ _{Hierarquia de comunicação fabril}

caracterizando o seguinte âmbito de atuaçao:

nivel 2: redes para interligação _{de computadores das}

áreas de engenharia e _{planejamento com as unidades de}

supervisão/monitoração de _{plantas/células, na área de} na

produçao;

nivel 1: redes para _{interligação dos equipamentos}

controladores (CLP, CNC, controladores' em malha fechada, etc.) com as suas unidades de supervisão/ monitoração, no âmbito de uma célula ou planta;

nivel Oz redes a nível de campo, "field~bus" (ou barramento de campo), para _interligação dos equipamentos controladores com os seus dispositivos de entrada e _{saida (sensores/atuadores>, que interagem} diretamente com o processo sob controle/monitoração.

Na figura 2.3 é apresentado um exemplo de um sistema hierarquizado de redes locais de comunicação, com a utilização de "field-bus", _{respeitando este âmbito de atuação.}

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FIGURA 2.3 ~ _{Exemplo de aplicação do "fieldflbus" CIEC306]}

Pretende~se neste Capitulo detalhar alguns dos requisitos de comunicação e _descrever os esforços de padronização no nível

O, o "{ield~bus". _{Serão descritos o seu escopo de aplicações e} parâmetros de caracterização, _{implicações, requisitos dos} órgãos avaliadores e _{propostas candidatas} à _{padronização, com}

o intuito de se delinear o foco de _{interesse dos trabalhos de} análise de desempenho a _{serem desenvolvidos.}

6

2.8 CARACTERIZAÇÃO

2.8.1 Definição

Na deíinição da ISA ("lnstrument Society of America“) [ISA1B7], o "field~bus" é uma linha de comunicação serial, digital, bidirecional (de acesso compartilhado), para

interligação dos dispositivos primários de automação (transmissores/sensores, atuadores/elementos de controle final e _{outros pequenos dispositivos inteligentes, com capacidade de} processamento local), instalados na área de campo e os dispositivos de controle/automação de nivel imediatamente superior (controladores), instalados na “sala de controle". A definição da IEEE (“Institute of _{Electrical Electronics} Engineers") [IEEE87J, apresenta~o como um barramento para interligação generalizada de _{pequenos dispositivos, usados em} instrumentação, _{controle de processos e automação da} manufatura, controle de edificios, etc.

O "{ield~bus" _{visa, desta forma, a substituição das} ligações tradicionais, ponto~a~ponto, e dos módulos de entrada e saida (E/S) dos _{controladores (controladores programáveis} -

CLP, _{controladores dedicados, etc ), na interligação destes} controladores com os dispositivos de campo (figura 2.4).

2.8.8 Histórico

A primeira idéia de _{"field~bus" emergiu nas áreas nuclear} e _{militar (CAMAC/NIL~STD~1553B) EDECD87]. O interesse primeiro} em aplicações industriais _{consistiu na substituição das}

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FIGURA 2.4 ~ _{Funcão do "fie1d~bus"}

ligacöes analógicas (4~E0 mA) e digitais (O-24 V), impulsionada pela incorporação de capacidade de processamento em pequenos dispositivos a baixo custo.

Diante deste contexto, e _{pela importância de se inserir} interoperabilidade e _{intercambiabilidade entre implementações}

de "field~bus" em dispositivos de _{diferentes fabricantes,} através de uma iniciativa da IEC ("International Eletrotechnical Comission“), definiu-se os requisitos gerais a

serem atendidos pelo padrão "field~bus" [IEC38ó]. Diversos grupos de trabalho foram criados em torno desta problemática, tendo se ocupado de definir e revisar os requisitos do "field~ bus" e _{analisar possiveis soluções, propostas por fabricantes} ou órgãos de normalização, para a _{padronizacão internacional.}

Atualmente, os principais grupos que estão contribuindo ativamente para os trabalhos de _{padronizacäo, como avaliadores} ou proponentes, são os seguintes:

a. Avaliadores: IEC _{TC65/SC65/WGÓ (internacional), ISA SPSO} (norte _{americano), EUREHA Field~bus (projeto europeu),}

8

NEMA ("Nationa1 Electrical Manufacturing Association" - norte americano), que especificaram requisitos gerais e funcionais para o "field-bus" _{[IEC386J [lSA187] [EURE87]} [NEMAEBB] e _{estao promovendo avaliações sobre propostas} candidatas à padronizaçãor)

b. Proponentesz PROFIBUS, FIP, ERA. Foxboro, Rosemount. Philips, que geraram especificações abrangentes de sistemas candidatos à padronização [SIENB8] ETHDM1B7]

[BURT88] [FOXBBBJ [ZIELB7J [SCHUB7].

Adicionalmente, o grupo do P11iB da IEEE EIEEE87] está trabalhando sobre um barramento de propósito geral para microcontroladores, baseado no Bitbus EAMRHBBJ, que possui algumas caracteristicas convergentes com o "field~bus".

âlgumas definições e tendências têm emergido dos trabalhos dos diversos órgãos avaliadores sendo que, atualmente, o principal forum de discussão em torno da definição do padrão "field-bus" é a ISA, pelo peso mercadológico que representa.

8.2.3 Caracteristicas

Os três principais aspectos considerados na caracterização do "fie1d~bus" _{foram: os requisitos fisicos e} temporais das suas aplicações básicas, os dispositivos que interliga e as caracteristicas do seu fluxo de informação.

2.2.3.1 Requisitos das aplicações

" ev

0 "divisor d'aguas clássico das aplicações em automaçao industrial é a classificação das mesmas _{em aplicações de}

Controle de Processos e Automação da Manufatura, tendo como

ø 'là

fatores basicos de diferenciaçao os seus requisitos de tempo (em termos de ordem de grandeza, constância e periodicidade).

Os requisitos gerais típicos, impostos ao "field~bus“ por 80 % das aplicações em Controle de Processos (controle amostrado de variáveis de um processo continuo, supervisão de pequenos controladores, etc.) e Automação da Manufatura (controle "batch", _{comando e acionamento de máquinas e motores,} fins de curso, alarmes, etc.) são apresentados na tabela da figura 2.5 EWUUDEBBJ.

___-_____---__-:z--¡;=_-_-_c_;;-:z= zz-z _{z=-zsscz! fs_z:szzz!--:z-______-z¬s!}

! Característica!

! I tempo dispersao lalinentacao! controlador e I

lâutomacäo ! geográfica I via ! multiplexador !

!Industrial ! . ! barra I no campo !

¡~zflz-¬:__¬_-__-::: __zzz_;c_z:z;__ :=__-_-__-_..!___________!--___.._.___-__ I I I II III I I I I II i I I I I I I I I L _...-...-...-.-.-. I I U. I

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Controle de 00 os a 10 s 50 a 1500 m sim não

Processos (planta)

5a25m

Automação da 5 a 500 as (máquina) . não sin

Manufatura 80 a 200 m

(célula)

FIGURA 2.5 - _{Tabela de requisitos Automação da Manufatura/}

10

Entretanto, pode haver _{também a coexistência de} aplicações em Controle de Processos e Automação da Manufatura, bem como existir outros tipos de _{aplicações (automação dos} transportes, _{edifícios, etc.) com requisitos similares.}

Em consequência, a _{definição do padrão deve considerar a}

necessidade de _{uma solução única de "field-bus", válida tanto} para Controle de _{Processos como Automação da Manufatura, e com} possibilidade de adoção em outras áreas de aplicação.

2.2.3.2 Dispositivos interligados

A tabela da figura 2.6 apresenta _{algumas das} características médias dos dispositivos _{de campo, geralmente} atendidos EDECDB7] _{pelo “field-bus" (dispositivos primários de} automação). Nesta tabela é _{importante observar que os}

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üudwühu !Nm ihuourumüa! Nao! _{üuflmdefiwmüwm}

! bits 1 ! (|édio)!

isoositivo análogico rápido 1 12 1 ₁ os ! S50 1 corrente. tensão. velocidade

V ._.._ É *;1 ¡ V V › ›1 1 I 1 11 L_____.____._.;_._... ..._..-....--

1 Oisoositívo análogico lento

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teløefatura, vazão

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! Atuadores ON/OFF

! 1 ! 20 ls - 1 s _{lvariãvelš válvulas. relés} !=~»z__»~_ _z~»»_--sf ___-»z_ _ _ f _{__z' _ fez; «Y »z_} ___ __ '_»ff_zz _~' _{___‹»f _;~zz __=fz«f_} f _{:__‹:z} ! Contadres/Totalizadores ! 11 E 1 ls 1 5200 ! 'tilers'/réguas ópticas P2' '”'“;" ':"_:7:*:7':;“"'Í":*“ 7* c s' ":"" ' ' _{'_Í;_'Í_'} ,"'“ :“'.`:::;'^' 7"::;'.'-::T::;'/:;í7:":TÍ*“' :;“7:

FIGURA 2.6 ~ _{Tabela de caracteristicas gerais}

de dispositivos EDECDB7J

uv

dispositivos sao de baixo custo, geram informações de pequeno tamanho, a uma elevada taxa (baixo tempo de resposta),

implicando num alto volume de informação, sendo que, em ou

comparaçao com os niveis 1 e E, o comportamento é conforme indicado na figura 2.1.

8.8.3.3 Fluxo de informação

Adotou-se para o fluxo de informações a nivel do "field-bus", uma _{classificação segundo} 3 categorias:

- _{periódico: relacionado com a medição e atualização}

periódica de controles ou _{com outras funções} a nível de sistema ("time-stamp");

- _{aperiódicoz relacionado com o intercâmbio}

não deterministico _{(eventual) de variáveis,}

_ útil na

garantia de consistência de cópias de variáveis periódicas ou em funções _{de alarme, "set-up" de} valores, medições e _{atualizações assincronas} e na sincronização de eventos;

- _{mensagens: relacionadas com as informações}

complementares relativas ao processo. ao dispositivo ou ao _{"field-bus", tais como; "dados de placa" do} fabricante, versão de implementação do "field-bus", mensagens para o operador.

Os dados associados aos fluxos periódico e aperiódico são de _{tamanho limitado (em torno de 8 bytes), enquanto as} mensagens apresentam tamanho maior (em torno de 856 bytes).

12

uv No nivel O 0 os fluxos Periódico e aperiódico sao sensivelmente mais expressivos que nos niveis 1 e E, POUEHUD

ocupar quase a totalidade da banda útil _{do "fie1d~bus". Em} contra-partida, o fluxo de mensagem é bastante NEHDS

vv

expressivo. A medida _{que se sobe na hierarquia de comunicacao} V

(niveis 1 e E), o Processo se inverte. `

8.3 IMPLICACÕES DO "FIELD~BUS"

As _{principais vantagens e beneficios da utilização} do "field~bus", em relação às _{conexões convencionais,são a nivel:}

a. _{Econômico, devido a redução:}

- _{de cablagem, na utilização}

de _um meio fisico compartilhado;

- _{dos canais de comunicação com}

o processo, _permitindo que todo o sistema de E/S do _{controlador seja feito} através da _{interface "field-bus" (fig. 2.4);}

~ _{do tempo e complexidade}

do projeto de uma _{instalação,} na ótica de leiaute, _{proteção contra ruido e} interferência, terminações, etc.

b. _{Técnico-operacional, devido a maior:}

- _{facilidade de}

instalação e _{manutenção, pela}

manipulação _{de um menor número de cabos e}

conexões;

~ _{facilidade de deteção,}

localização e _{identificação de} falhas, _{através de funções de}

- _{modularidade no projeto e instalação, aumentando a}

flexibilidade de expansão de funções.

c. Sistêmico, devido:

:¬

- _{ao aumento da consistencia e da confiabilidade da}

informação, através da sua digitalização e pré- processamento e da capacidade de correção de erros de transmissão;

- à possibilidade de sincronização dos instantes de

amostragem de E/S. melhorando o controle de processos amostrados;

- à melhoria do desempenho global da _{aplicação, através}

da utilizaçao paralela de _{diversos elementos com} capacidade de processamento;

na

- à otimização da utilizaçao de controle "batch" com

controle realimentado e vice~versa, através do intertravamento de funções e da _{integração dos seus} componentes via "field-bus";

- à _{compatibilidade entre as comunicações do nivel O com}

os niveis 1 e E.

d. Mercadológico, pela possibilidade _de:

- _{redução dos custos de sistemas, através da aquisição}

seletiva de dispositivos compativeis de múltiplos fornecedores;

'- desacoplamento do "software" de supervisão _da

dependência de um _{fornecedor especifico, normalmente o} fabricante do "hardware".

14

uv

As desvantagens de caráter sistêmico na utilizaçao do "field-bus" residem nas restrições de tempo e confiabilidade, resultantes da utilização de um _{meio fisico compartilhado para} os fluxos de informação de _{diversos dispositivos independentes.}

Entretanto, a _{confiabilidade e disponibilidade do}

barramento podem ser _{melhoradas, através da introdução de} redundãncias de meio fisico e-estações.

As restrições de tempo envolvem a conjugação de fatores, tais como:

- _{os requisitos de tempo do processo;}

~ _{os tempos de resposta dos dispositivos interligados;} - _{algumas das caracteristicas internas do “field~bus",}

tais como: o mecanismo de acesso ao meio físico (centralizado ou distribuído); _{a_capacidade} 4

de suportar _{configurações multi-controlador; a taxa de} transmissão; a facilidade de configuração; os tempos de _reação e outros _{tempos internos dependentes da} implementação.

8.4 CONTEXTO DOS TRABALHOS DE PADRONIZACÃO

As _{indicações apresentadas neste item estão referenciadas} aos documentos de especificação de _{cada avaliador e/ou} proponente, refletindo a visão dos mesmos na época em que foram gerados.

2.4.1 Requisitos para avaliação das propostas

Ds principais requisitos funcionais, que norteam os trabalhos de avaliação sao:

na uv

minimizaçao de custos por conexao e aproveitamento do

‹)'

investimento em cablagem instalada; simplicidade de implementação;

otimização do balanço entre alcance, taxa de transmissão, número de dispositivo, bitola de cabo, alimentação via barramento, seguranca intriseca, custos, etc.

adoção do modelo DSI/ISO reduzido a 3 camadas (fig. 8.7): camada aplicação, camada enlace, camada fisica, gestão de rede e _{gestão de estação;}

compatibilidade com MAP.

usnz APPuc›mor‹ "ETWURK

MANAGEMENT

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DATA LINK LAVER ^

I

PHYSICAL LAYER

4-za..

9 = _{Servico Access Point}

H

4"* = _{Function Access Point}

16

- Na tabela

da figura 2.8 são sintetizadas as principais indicações de requisitos e recomendações da IEC, ISA, IEEE, NEMA e EUREKA.

Em linhas gerais, estes requisitos são convergentes, apresentando algumas diferençasg em termos dez categorias de

"+ield~bus", alcances, número de elementos, previsão ou não de alimentação via _{barramento, seguranca intrínseca, topologia e} elementos físicos associados (repetidores, caixas de junção, etc.).

Adicionalmente, os _{requisitos refletem também a ênfase} dada por cada comissão. A IEC EIEC386] _{definiu requisitos} gerais para caracterizar o escopo _{dos trabalhos. A ISA [ISA1B7J} e a _{NEMA ENEMAE88] apresentam conjuntos de requisitos,}

refletindo os interesses dos usuários especificos: instrumentação/controle de processos e automacão da manufatura, respectivamente. Contudo, a NEMA vem desenvolvendo um trabalho conjunto com a ISA, _{tendo adotado muitos dos seus requisitos. O} IEEE [IEEE87], com _{objetivos ligeiramente di+erentes dos} demais, define mais as _{caracteristicas gerais de uma rede de} microcontroladores.

Os requisitos ISA, pela sua abrangência e detalhamento, vem _{sendo adotados como referência para caracterizacão das} propostas, e os requisitos de _{desempenho mais restritivos são} dados pela NEMA e EUREKA. Em termos de valores de requisitos de desempenho, tem-se:

f ISA: ~ H1: 10 msg(3E bit)/s, equivalente a 320

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kbit(L_sdu)/s;

~ _{NEMAz 38 msg(64 bit)/8 ms, equivalente a 4000}

msg(Ó4 bit)/s e 856 kbit(L_sdu)/s;

~ _{EUREKA:~ Energia: 500 bytes 100 vezes/s, equivalente} a 400 kbit(L_sdu)/s;

- _{Manufatura: 125 bytes 100 vezes/s,}

equivalente a 100 kbit(L_sdu)/s;

~ _{Controle de Processos: 100 bytes 10 vezes/s,}

equivalente a 8 kbit(L_sdu)/s.

2.4.8 Propostas candidatas à padronização e tendências

A luz dos requisitos do item 2.4.1, as principais caracteristicas das propostas abrangentes de sistemas candidatos à padronização, atualmente em discussão nas comissões avaliadoras, são apresentadas na figura 8.9. Deste conjunto de opções, cabe destacar como tendências do processo de padronização:

a. Arquitetura:

A adoção do modelo de referência DSI/ISO reduzido a 3 camadas (fig. 8.7).