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Comunicação de dados para Controladores e Multimedidores

Comunicação de dados para Controladores e Multimedidores

Quando o usuário pensa em conectar um multimedidor ou um controlador de fator de potência ou demanda, a primeira dúvida que surge é : que rede de dados devo utilizar?

Na década de 70, quando imperavam os mainframes, era comum que se personalizasse as formas de interface entre dois sistemas, tanto no hardware como no software. Um sem número de protocolos proprietários, isto é, exclusivo de um usuário, foi desenvolvido e usado por vários segmentos produtivos.

Com o passar dos anos, a experiência demonstrou ser mais eficiente adotar protocolos padrões, pois a documentação e a divulgação dos mesmos permitia uma implementação mais rápida de novos sistemas.

Hoje praticamente não se encontra mais protocolos proprietários e os padronizados mais usados se resumem a poucos.

Os protocolos seguem os modelos OSI e TCP que são definições da arquitetura de uma rede de dados.

Esses modelos definem 7 camadas de troca de informações no caso OSI e 4 camadas no caso TCP. A vantagem é que as camadas TCP estão contidas no modelo OSI o que simplifica o interface entre os dois.

Para simplificar a discussão, podemos dividi-los em protocolo de hardware e de software.

Protocolos de hardware são:

RS232,RS485, 10BaseT e 802.11 por exemplo. Essas normas definem o nível de sinal elétrico, a velocidade de transmissão

No software temos:

MODBUS, Devicenet, Profibus, Fieldbus, HTTP, etc.. São padrões de troca de mensagens que trabalham sobre a base de hardware definida entre as anteriores.

A dupla mais popular é o RS485 com MODBUS. Isto porque o RS485 permite conexões múltiplas e relativamente longas com somente um par de fios. Já o MODBUS é um clássico protocolo aberto, isto é, qualquer um pode usar sem custos, é bastante antigo pois foi definido em 1979 pela Modicon, empresa que pertence ao grupo Schneider Electric. O MODBUS é um protocolo do tipo Cliente/Servidor ou seja, um equipamento cliente pergunta e um equipamento servidor responde. Nas aplicações mais comuns temos um cliente, normalmente o software supervisório, que pergunta para vários servidores que são os medidores/controladores, mas somente um servidor responde de cada vez.

Neste ponto precisamos fazer algumas escolhas não tão óbvias quando queremos definir que estrutura usar na nossa rede industrial de dados.

A norma RS485 prevê até 1200m de comprimento, correto? Depende! Distâncias, velocidade e número de componentes da rede devem estar coordenados. Quanto mais distante e com mais nós na minha rede, menor a velocidade que devo utilizar. Outro fator que influencia é a bitola e o tipo de cabo utilizado e a interferência eletromagnética no ambiente da instalação.

Os componentes eletrônicos que acionam os sinais do protocolo RS485 normalmente permitem até 16 conexões, no máximo 32. Então se quisermos mais medidores, teremos de colocar gateways no caminho para reforçar o sinal elétrico. Sempre verifique este item ao definir quantos instrumentos estão na rede.

Uma facilidade para implantação da RS485 é que os conectores normalmente usados são do tipo Terminal block , bastante comuns no mercado industrial.

A outra rede de dados popular é a IEEE802.3 ou 10baseT/100baseT/1000baseT que é o meio físico para implantação da Ethernet com cabos. Ela tem distância máxima de um segmento de 100m e uma velocidade máxima de 10Mega bits por segundo.

A conexão é feita por conectores modelo RJ45 cuja inserção no cabo exige ferramenta especial o que complica um pouco. O cabo mais utilizado é o conhecido como CAT-V ou UTP, cabo trançado não blindado.

Como a Ethernet é uma rede popular em ambientes industriais e comerciais, pode ser mais fácil inserir os equipamentos na rede já existente.

Mas e o protocolo de software?

Novamente podemos usar o MODBUS que tem aplicação muito comum encapsulado no protocolo TCP/IP, em inglês Transmission Control Protocol/ Internet Protocol. Pense numa cebola. Na transmissão o equipamento faz do MODBUS é a camada mais interna, depois vem o TCP como cobertura. Quando a mensagem chega no receptor, este desenvelopa o MODBUS de dentro do TCP/IP.

Não vamos abordar aqui as rede sem fio , cada vez mais presentes porém ainda prejudicadas pelos obstáculos físicos que impedem a propagação do sinal de rádio, como a IEEE803.11

Uma diferença de aplicação entre a RS485 e a Ethernet é que a primeira é usada normalmente para uma aplicação exclusiva enquanto a segunda é multiusuário, em geral. Isto não é uma obrigação pois ambas permitem camadas de software que podem detectar colisão e trabalhar simultaneamente com vários servidores e clientes.

Então, para escolher sua rede considere:

  • Distância entre os equipamentos conectados
  • Velocidade necessária para sua aplicação.
  • Número de equipamentos conectados.
  • Interferências eletromagnéticas no ambiente.
  • Redes pré-existentes no caso da Ethernet.
  • Custo de cabos e conectores
  • Ferramentas necessárias para crimpagem de conectores.

Os produtos Sultech possuem diversos interfaces de comunicação de dados e softwares supervisórios que facilitam seu trabalho de análise.

 

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