ENGENHARIA ELÉTRICA Redes Industriais e Supervisório. Utilização de sistemas Wireless em redes industriais

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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.

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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);

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Redes Sem Fio

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Redes Wireless Rede Zigbee Rede Bluetooth ISA-SP100

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Rede Zigbee

 Topologias: Estrela, Árvore e Malha.  Dispositivos:

FFD (Dispositivo Completo – Coordenador de Rede);

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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.

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Topologias da Rede Zigbee

Rede Zigbee FFD (Full Function Device)

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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.

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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;

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Topologias da Rede Bluetooth

Piconet

Scarttnet

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ISA-SP100

 Em desenvolvimento pela Sociedade Internacional de

Automação (ISA).

 Totalmente voltada para o Ambiente Industrial.

 Suporta os Padrões HART, DEVICENET, PROFIBUS E

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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

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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

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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 +

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Topologias da Rede ISA-SP100

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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.

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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.

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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:

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Topologias da Rede WirelessHART

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A rede Mesh

- Simples:

Todos os equipamentos sem fio têm as mesmas potencialidades;

Todos podem ser roteadores.

- Especificações do HART 7. Confiável:

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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

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A rede Mesh

- Distâncias:

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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.

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Gerente de Rede (Gateway)

- gerencia os instrumentos ativos e inativos.

- cuida dos links mantidos entre cada instrumento.

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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.

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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;

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Antenas x obstáculos

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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.

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Redes Industriais

IHM

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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

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