Projeto Redes.docx

UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE ELETROTCNICAENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAO

EDUARDO FRANCISCOJOO PAULO SILVA GONALVES KAIQUE TONETTI PINTO

REDES INDUSTRIAIS ET77AProjeto Final

CURITIBA2015

EDUARDO FRANCISCOJOO PAULO SILVA GONALVES KAIQUE TONETTI PINTO

REDES INDUSTRIAIS ET77AProjeto Final Projeto final da disciplina ET77A Redes Industriais da turma S25 pertencente ao curso de Engenharia de Controle e Automao da Universidade Tecnolgica Federal do Paran (UTFPR).

Orientador: Prof. Cesar Roberto Betini.

CURITIBA2015

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Conector RJ4512Figura 2 - Padro EIA/TIA 568 para pinos de cabo par tranado12Figura 3 - Numerao pinos RJ4513Figura 4 - Comparao Camadas OSI e Ethernet14Figura 5 - Comparao Camadas OSI e TCP/IP14Figura 6 - Funes por camada TCP/IP14Figura 7 - Protocolos por camada TCP/IP15Figura 9 - Switch18Figura 10 - Roteador20Figura 11 - Modem21Figura 12 - Visualizao Geral da Rede LAN22Figura 13 - DNS Hierrquico24Figura 14 - Logo Google25Figura 15 - Logo Open DNS25Figura 16 - Logo Level326Figura 17 - Cabo Inteligente USB/PPI 5m29Figura 18 - CLP S7-200 CPU 22229Figura 19 - EM27730Figura 20 - Conector DB930Figura 21 - Mdulo Combinado 32 E/S31Figura 22 - Gateway VGB-PB-K2531Figura 23 - VAN-115/230AC-K1932Figura 24 - Flat Cable32Figura 25 - VBA-4E4A-G12-ZAJ/EA2L33Figura 26 - Conector Vampiro33Figura 27 - Handheld VBP-HH1-V3.033

NDICE1INTRODUO72Desenvolvimento (PERGUNTAS e Discussues)82.1Consideraes sobre o projeto82.2Rede Local (Lan)82.2.1Aulas 1 e 283.2.2Aula 3113.2.3Aula 4133.2.4 Aulas 5 e 6162.2.5Aula 7223.2. 6 Aula 8233.3 Rede industrial263.3.1 Aula 9263.3.2 Aula 10273.3.3 Aulas 10 e 12273.3.4 Aula 13283CONCLUS0344REFERNCIAS35

INTRODUoEste projeto tem por objetivo o desenvolvimento de uma rede LAN tanto corporativa quanto industrial, com base nos conceitos apresentados na disciplina de redes industriais.

DesEnvolvimento (PERGUNTAS e Discussues)

Consideraes sobre o projeto

O projeto consiste em projetar uma Rede LAN que atenda as seguintes especificaes: Rede LAN com 3 departamentos: Mecnica, Eltrica e Financeiro. Cada departamento possui 15 estaes Os equipamentos esto separados fisicamente. Os departamentos de Mecnica e Eltrica requerem alto desempenho. Cada departamento possui, pelo menos, um servidor. A LAN est conectada na internet. O departamento de Mecnica possui uma rede industrial com 30 sensores e atuadores ligados a LAN.

Alm disso o projeto ser implementado tambm conforme as questes apresentadas em sala pelo professor, que seguem nos tpicos abaixo. Rede Local (Lan)

Aulas 1 e 2

1) USE UM SISTEMA FRACAMENTE ACOPLADO. EXPLIQUE PORQUE. Em um sistema fracamente acoplado os sistemas so distribudos, com cada n trabalhando independente do outro, possuindo seu prprio sistema operacional, memria e processadores. Este tipo de sistema foi escolhido para o projeto devido a vantagem do mesmo ser expansvel indefinidamente.

2) UTILIZE UM SISTEMA MULTIPROGRAMVEL. POR QU?

Em um sistema multiprogramvel os recursos computacionais so divididos entre os diferentes usurios e aplicaes. Enquanto um programa aguarda por uma determina funo em um intervalo de tempo, outros programas podem realizar outras funes simultaneamente. Cabe ao sistema operacional controlar, organizar e coordenar as diferentes prioridades das aplicaes e o acesso a memrias e processamento. Este tipo de sistema foi escolhido para o projeto devido a vantagem de oferecer um maior tempo de resposta as aplicaes, mais eficiente e econmico, devido ao modo de uso dos recursos computacionais, em relao aos sistemas monoprogrmaveis, embora com implementao mais complexa.

3) SELECIONE O TIPO DE TOPOLOGIA E CANAL. POR QU?

Tipo de canal: Canal multiponto ou Broadcast Topologia: Topologia Fsica Estrela (atravs de hubs e switchs)Topologia Lgica Barramento ou Linear

Estes quesitos foram escolhidos j prevendo a implementao da Rede LAN atravs da Arquitetura de rede Ethernet (IEEE 802)

4) SISTEMA HOMOGNEO OU HETEROGNEO? POR QU?

A diferena entre um sistema homogneo e um heterogneo que um sistema homogneo um sistema proprietrio, onde apenas os softwares e hardwares de um mesmo fabricante podem se comunicar entre si, excluindo assim qualquer outro software ou hardware de outro fabricante. Isto muitas vezes aumenta o custo da implementao e deixa o cliente na dependncia de um nico fornecedor. Logo para o projeto o tipo de sistema escolhido o sistema heterogneo, onde software/hardware de diferentes fabricantes podem se comunicar entre si, assim ento aumentando a flexibilidade da implementao e permitindo o cliente buscar a soluo mais adequada s suas necessidades.

5) QUAL O TIPO DE MTODO DE TRANSMISSO DA INFORMAO? POR PACOTE OU POR CIRCUITOS?

Como a rede a ser projetada uma rede de comunicao para envio de dados, a escolha do tipo de transmisso por pacotes.

6) SUA REDE SER SEGMENTA OU NO? COMO? POR QU

A rede ser segmentada para melhorar o desempenho e a segurana da mesma. A segmentao ser feita com Switchs. O switch um hub que em vez de ser um repetidor, (atuando na camada 1 do modelo OSI) uma ponte (dispositivo que trabalha na camada 2 do modelo OSI). Assim ento, ao invs dele replicar os quadros de dados para todas as portas, ele envia-os apenas a placa de rede com endereo MAC de destino instalado no quadro. Como a rede LAN baseada na Arquitetura Ethernet (Switch Ethertenet ou Ethernet Comutada), os switchs diminuem os domnios de coliso, aumentando ento o desempenho da mesma.

7) SUA REDE TER ROTEAMENTO? SE SIM, FIXO OU DINMICO? POR QU?

A rede possuir roteamento para a interligao das redes de cada departamento e para acesso a internet. O roteamento ser dinmico para que possam ocorrer futuras modificaes na mesma. Este tipo de roteamento usa os protocolos RIP (Baseado na distncia) e OSPF (baseado no estado de link lgico) usado no protocolo TCP/IP.

8) QUAIS AS VELOCIDADES ADOTADAS?

As velocidades foram adotadas conforme a necessidade dos departamentos:

Financeiro 10 Mb/S Mecnica e Eltrica 100 Mb/S

9) QUE CDIGO IR UTILIZAR PARA REPRESENTAR A INFORMAO? O cdigo de informao a ser utilizado o UNICODE ISO10646. Padro de 16bits, capaz de representar 65000 caracteres diferentes de todas as lnguas escritas no mundo.

10) O SISTEMA BANDA BSICA OU BANDA LARGA? POR QU?O sistema apresenta os dois mtodos de transmisso de sinais. Na rede local o sistema utilizado o tipo banda bsica, mas na rede que vem da concessionria banda larga. No entanto se o contexto de banda larga for em relao a velocidade de conexo, ento a rede banda larga (velocidade > 1 Mbps).

3.2.2Aula 3 1) OS CANAIS SO DEDICADOS OU CHAVEADOS?O tipo de canal escolhido para o projeto o canal chaveado. Embora o usurio ter acesso 24h a rede (ex: Internet), nem sempre usar o mesmo canal para a comunicao e o canal pode estar disponvel para o ele em um determinado momento e ora para outro cliente em um momento seguinte.

2) UTILIZADA ALGUMA TCNICA DE MULTIPLEXAO? AONDE? POR QU? Para a transmisso do sinal da concessionria at o local da rede utilizada a tcnica de multiplexao por diviso de frequncia ou FDM. Esta tecnologia conhecida com DSL, onde a redes telefnicas transmitem dados e sinal de voz utilizando a multiplexao por diviso de frequncia ou FDM.

3) QUAL O MEIO FSICO UTILIZADO? APRESENTE PINAO, CONECTORES, ALCANCE E VELOCIDADES. Os meios fsicos utilizados para a rede so cabos de par tranado conforme os padres abaixo. Os padres de Cabos utilizados no projeto so 10BaseT e 100BaseTX (Fast Ethernet).

Par tranado UTP (No blindado) Categoria 5 (At 100 Mbps) Conectores (10BaseT e 100BaseTX )RJ 45

Figura 1 - Conector RJ45

Pinos

Figura 2 - Padro EIA/TIA 568 para pinos de cabo par tranado

Figura 3 - Numerao pinos RJ45

AlcanceO alcance do cabo par tranado de at 100m entre uma mquina e outra (Ex: PC e HUB).

Velocidade de transmisso

10BaseT - 10 Mbps100BaseTX 100 Mbps

3.2.3Aula 4

1) QUAL A ARQUITETURA DE PROTOCOLOS UTILIZADA EM SEU PROJETO? DESCREVA TODAS AS CAMADAS E OS PROTOCOLOS A ELAS PERTENCENTES. Na na rede local usada a Arquitetura de rede Ethernet e o protocolo TCP/IP.

Figura 4 - Comparao Camadas OSI e Ethernet

Figura 5 - Comparao Camadas OSI e TCP/IP

Figura 6 - Funes por camada TCP/IP

Figura 7 - Protocolos por camada TCP/IP

Principais Protocolos do TCP/IP

TELNET - umprotocolo de redeutilizado naInternetouredes locaispara proporcionar uma facilidade de comunicao baseada em texto interativo bidirecional usando uma conexo determinalvirtual. Os dados do usurio so intercalados em banda com informaes de controle Telnet em um byte de conexo 8-bit de dados orientado sobre oTransmission Control Protocol(TCP).HTTP(Hyper Text Transfer Protocol) o protocolo utilizado para controlar a comunicao entre o servidor de Internet e o browser. Quando se abre uma pgina da Internet, vemos texto, imagens, links ou outros servios associados Internet ou a uma Intranet. OHTTP o responsvel por redirecionar os servios quando selecionamos alguma das opes da pgina web.

SMTP(Simple Mail Transfer Protocol) Como o nome indica, este protocolo serve para efetuar a transferncia de e-mails entre os servidores. O servidor de e-mail utiliza oPOP ou IMAPpara enviar as mensagens de e-mail aos utilizadores.

FTP(File Transfer Protocol) Este protocolo permite transferncia de dados ou ficheiros entre computadores, mesmo com sistemas operativos diferentes como o Linux e o Windows. OFTP tambm um comando que permite ligao de um cliente a um servidorFTP de forma a transferir dados via Internet ou Intranet.

SNMP(Simple Network Management Protocol) um protocolo de comunicao que permite recolher informao sobre todos os componentes que esto na rede comoswitches, roteadores e pontes e os computadores ligados em rede.

TCP(Transfer Control Protocol) OTCP permite dar segurana transferncia de informaes e verificar se a mesma foi bem-sucedida pelo computador receptor. Caso contrrio volta a enviar essa informao. A mesma circula pela rede em forma de fragmentos designados por data gramas e que contm um cabealho. Esse cabealho contm informao como a porta de origem e a porta de destino da informao, o ACK, entre outra informao, de modo a manter a circulao de dados estvel e credvel.

UDP(User Datagram Protocol) OUDP um protocolo de transporte de informao, mas no to vivel quanto TCP. OUDP no estabelece uma sesso de ligao em que os pacotes contm um cabealho. Simplesmente faz a ligao e envia os dados, o que o torna mais rpido, mas menos eficiente.

ARP(Address Resolution Protocol) - oARP estabelece uma ligao entre o endereo fsico da placa de rede e o endereo de IP. A placa de rede de um PC contm uma tabela onde faz a ligao entre os endereos fsicos e lgicos dos computadores presentes na rede. Quando um PC quer comunicar com outro, vai verificar nessa tabela se o computador est presente na rede. Se estiver, envia os dados e o trfego na rede diminudo, caso contrrio envia um sinal designado por pedido ARP para determinar o seu endereo.

IP(Internet Protocol) responsvel por estabelecer o contato entre os computadores emissores e receptores de maneira a qua a informao no se perca na rede. Juntamente com o TCP o protocolo mais importante de todos este conjunto.

ICMP(Internet Control Message Protocol) O ICMP trabalha em conjunto com o IP e serve para enviar mensagens para responder a pacotes de informao que no foram entregues corretamente. Desta forma enviada uma mensagem ICMP e volta a ser enviado o pacote de informao no recebido.

IGMP(Internet Group Management Protocol) Este protocolo responsvel pela gesto de informao que circula pela Internet e Intranet atravs do protocolo TCP/IP.

DNS (Domain Name System) - Sistema de gerenciamento de nomes hierrquico e distribudo para computadores, servios ou qualquer recurso conectado Internet ou em uma rede privada. Ele baseia-se em nomes hierrquicos e permite a inscrio de vrios dados digitados alm do nome do host e seuIP. Em virtude do banco de dados de DNS ser distribudo, seu tamanho ilimitado e o desempenho no degrada tanto quando se adiciona mais servidores nele.DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) Protocolo de configurao dinmica de host, ou simplesmente DHCP, nome de um protocolo TCP/IP que oferece servios de configurao dinmica em redes. Sem que o usurio perceba, ao se conectar em uma rede esse servio fornece automaticamente o endereo IP, mscara de sub-rede, gateway padro, endereo IP de um ou mais servidores DNS/WINS e sufixos de pesquisa do DNS, para que o dispositivo do usurio possa utilizar a rede e obter recursos disponibilizados nela e acesso internet.

3.2.4 Aulas 5 e 6

1) ESPECIFIQUE OS MTODOS DE CONTROLE DE ACESSO AO MEIO USADO NO PROJETO.O mtodo de controle de acesso ao meio do projeto, o mtodo utilizado pela arquitetura ethernet conhecido por CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) a nvel de camada fsica.A topologia lgica da modelo ethernet a topologia linear ou barramento, onde todas as mquinas tm acesso ao mesmo meio fsico simultaneamente. Assim ento quando um dos micros est usando o cabo, nenhum dos outros podem utiliz-lo. Logo a primeira coisa a ser feita quando se quer transmitir um dado verificar se o cabo est livre. Isto feito pela placa de rede atravs da identificao de um sinal de portadora (Carrier Sense), assim quando o sinal de portadora no existir mais no cabo, ser feito a transmisso. No entanto o protocolo CSMA/CD no delega prioridades de transmisso, logo dois micros podem identificar o cabeamento livre e tentar enviar um sinal ao mesmo tempo. Quando isto ocorre, acontece uma coliso e todas as placas de redes param de transmitir. Cada uma das placas de redes ento, espera um intervalo de tempo aleatrio e assim envia os dados. 2) DEFINIR E EXPLICAR OS EQUIPAMENTOS DE CONEXO UTILIZADOS (COMO E PORQUE SERO UTILIZADOS).

A LAN corporativa composta de 3 redes individuais, interligadas entre si e tambm a rede industrial, alm de possuir conexo com a internet. Cada departamento possui 15 computadores e um servidor. A interligao das mquinas feita atravs de um switch. O switch foi escolhido devido o mesmo garantir maior desempenho a um preo relativamente baixo. Logo so usados 3 switchs, um para cada departamento. O modelo de switch escolhido foi um D link com 24 portas RJ45 10/100BaseT/Tx. Este modelo alm de apresentar um nmero de portas maior que o nmero de mquinas conectadas ao mesmo, possibilitando assim uma fcil expanso ou no comprometimento de trabalho em caso de falha de uma das portas, tambm possui a capacidade de negociar as velocidades da rede, logo pode interligar redes com velocidades diferentes. As especificaes do switch utilizado no projeto se encontram na Figura 9.

Para a interligar as redes de cada departamento, junto a rede industrial e com a internet, foi utilizado um roteador de porte industrial. Embora este equipamento possua um preo elevado, suas caractersticas proporcionam robustez a rede como um todo. O modelo utilizado no projeto um roteador industrial da Ewon com 4 portas LAN RJ45, 2 portas WAN RJ45 e uma porta serial RS232/RS422/RS485. Este modelo possui a capacidade de coletar e monitorar dados das redes as quais est conectado, alm de oferecer compatibilidade com softwares SCADA. Logo atravs de um software SCADA possvel fazer o controle no apenas do processo industrial, mas da rede como um todo, garantido segurana e redundncia a mesma. Especiaes tcnicas do roteador se encontram na Figura 10.

Para se conectar com internet atravs do roteador necessrio que o sinal que provem da concessionria (Analgico), seja convertido em um sinal digital e adaptado a rede. Esta funo feita por um modem. O equipamento escolhido um modem da Apple com uma porta WAN RJ 45, 3 portas LAN RJ 45 (Com suporte at Gigabit Ethernet) e uma porta USB. Assim ento o sinal chega na porta WAN do modem, onde o mesmo convertido, e feita a interligao de uma das portas LAN do modem at umas das portas WAN do roteador. Alm do mais o equipamento escolhido oferece suporte a redes sem fio (Wi-fi) pelos padres da IEEE ( IEEE 802.11a, 802.11b, 802.11g e 802.11n), dando ento a possibilidade de o cliente usar o equipamento como um roteador sem fio. Especiaes tcnicas do modem se encontram na Figura 11. Para o monitoramento e controle da rede ser utilizado o software ElipseSCADA. O SCADA ser conectado a um servidor web para que assim todas as suas funes possam ser acessadas de qualquer computador da rede atravs de um browser, facilitando assim o acesso as variveis do processo. No entanto cabe ao administrador configurar quais mquinas e usurios tero acesso ao supervisrio. O sistema SCADA WEB no necessita que o software supervisrio seja instalado no computador de todos os usurios, pois a comunicao entre o servidor e o cliente feita atravs do protocolo HTTP, logo necessrio apenas um browser para ter acesso ao supervisrio. No entanto necessrio um software para que visualizaes grficas animadas do processo possam ser vistas atravs do browser, instalando ento um plug in no navegador do usurio. Os softwares para realizarem tais tarefas so baseados em Java, e em sistemas operacionais Windows, no ActiveX e no .NET( Novo).

SWITCHS

Figura 9 Switch

Switch 24 portas 10/100mbps DES-1024D D Link

Caractersticas do Produto- O switch DES-1024A um Fast Ethernet no gerencivel de 24 portas 10/100BASE-TX.

- No requer nenhuma configurao e a instalao rpida e fcil.

24 portas RJ-45 10/100MbpsPlug & Play

Este switch possui 24 portas com suporte Nway. As portas tm a capacidade de negociar as velocidades na rede entre 10BASE-T e 100BASE-TX, como tambm o modo de operao em Half ou Full Duplex.

Padres

- IEEE 802.3 10Base-T Ethernet

- IEEE 802u 100Base-TX Fast Ethernet

- ANSI/IEEE 802.3 Nway auto-negociao

Protocolo

CSMA/CD

Taxa de Transferncia de Dados Ethernet -10Mbps (half-duplex)20Mbps (full-duplex)

Fast Ethernet 100Mbps (half-uplex) 200Mbps (full-duplex)

MAC Address LearningAtualizao Automtica

LEDs indicadores

- Por porta: Link/Activity, velocidade 10/100Mbps

-Por switch: Energia

Fonte de energia

Consumo

Interna, Universal 100 240 VAC, 50/60 Hz

10 watts (Max.)

ROTEADOR

Figura 10 - Roteador

Internet Multi-Gateway Control Router with UMTS-3G modem communication,4 Ethernet Ports, SCADA capability.

ManufacturereWON

Country of OriginBelgium

1 x RS232/485 serial Port:Yes

4 x 10/100Mb Ethernet:Yes

eWON Data Logging, isolated DB9:Yes

eWON Series:4005CD Series

IP Router:Yes

Modem Communication:HSUPA-3G+

Serial Port Type:MPI Port

Power Input:24VDC power supply

Looking For:Internet Multi-Gateway Control Router

SCADA CapabilityYes

VPNYes

1 x MPI Port - S7:Yes

Preo $1521,00 R$4811,00

MODEM

Figura 11 - Modem

MODEM APPLE AIRPORT EXTREME BASE STATION (SIMULTANEOUS DUAL-BAND) (MC340LL/A)

Technical Details

Simultaneous dual-band wireless base station supports 802.11b/g and 802.11n USB 2.0 port lets you connect and wirelessly share a hard drive and/or printer Three GigaBit Ethernet ports

Interfaces/Ports:1 x RJ-45 10/100/1000Base-TX DSL/Cable Modem WAN, 3 x RJ-45 10/100/1000Base-TX Network LAN, 1 x USB USB 2.0 Transmission Speed:54 Mbps Price : $57.78 R$182,60 Product Description The sleek, easy-to-use AirPort Extreme Base Station with simultaneous dual-band support is the perfect wireless access point for home, school, or small business. It offers fast 802.11n Wi-Fi access for Mac computers, PCs, and Wi-Fi devices such as iPhone, iPod touch, and Apple TV.

Figura 12 - Visualizao Geral da Rede LAN

1.1.1 Aula 7

1) DEFINIR AS REDES COM IPV4 CATEGORIA CCom a classe C possvel enderear 254 (teoricamente 256 mquinas diferentes, no entanto o primeiro endereo utilizado para designar a rede e o ltimo para broadcast Ex: 192.168.0.0 e 192.168.0.255) mquinas e cerca de 2 milhes de redes. O endereamento classe C varia de 192.0.0.0 at 223.255.255.0. Os 3 primeiros nmeros indicam a rede e o ltimo a mquina.

2) DEFINIR ALGUMAS PORTAS TCP/UDP A SEREM UTILIZADAS.

PORTAPROTOCOLO

80 e 443HTTP e HTTPS

20 e 21FTP

68DHCP

53DNS

109 e 110POP e POP3

161SNMP

25 e 366SMTP

220IMAP

3.2. 6 Aula 81) DEFINA AS CLASSES E OS ENDEREOS DA REDE INTRANET (A, B OU C) NO PROJETO.Foi escolhida a Classe C. Para redes privadas (intranet), por padro, o endereamento IP de 192.168.0.0 at 192.168.255.255. Para o projeto os seguintes endereos foram escolhidos:

Departamento Financeiro (UTFFN):Rede 1 192.168.0. Maquinas 192.168.0.1 at 192.168.0.15

Departamento de Engenharia Eltrica (UTFELE): Rede 2 192.168.1. Maquinas 192.168.1.1 at 192.168.1.15

Departamento de Engenharia Mecnica (UTFMEC):Rede 3 192.168.2. Maquinas 192.168.2.1 at 192.168.2.152) QUAL O ESPAO DE NOMES UTILIZADO NO PROJETO?

O espao de nomes utilizados ser o hierrquico, conforme o protocolo DNS. O protocolo DNS trabalha de maneira a facilitar a identificao de hosts em uma rede IP. Ao invs de usar o endereo IP do host, o DNS trabalha com vrios nomes armazenados em servidores de domnios diferentes. A figura abaixo ilustra melhor esta situao.

Figura 13 - DNS Hierrquico

NOMES CONFORME HOST E DOMNIOENDEREO IP

utffn1.utfpr.edu.br192.168.0.1



...192.168.0....


utfele1.utfpr.edu.br192.168.1.1



...192.168.1....


utfmec1.utfpr.edu.br192.168.2.1



...192.168.2....


3) QUAL O BANCO DE DADOS DO DNS? Esta escolha pode ser deixada a cargo do cliente, mas ser apresentada algumas sugestes de servidores DNS pblicos. O cliente pode optar tambm por colocar um servidor DNS local a nvel de domnio da rede LAN (UTFPR). DOMNIOS PBLICOS - Google public DNSServidor primrio: 8.8.8.8Servidor secundrio: 8.8.4.4

Figura 14 - Logo Google

- Open DNSServidor primrio: 208.67.222.222

Servidor secundrio: 208.67.220.220

Figura 15 - Logo Open DNS

- Level 3 Servidor principal primrio: 209.244.0.3

Servidor principal secundrio: 209.244.0.4

Servidor alternativo: 4.2.2.1 Servidor alternativo: 4.2.2.2 Servidor alternativo: 4.2.2.3 Servidor alternativo: 4.2.2.4

Figura 16 - Logo Level3

3.3 Rede industrial

3.3.1 Aula 9 1) QUE TECNOLOGIA DE SDCD SER UTILIZADA NO PROJETO?A funo principal do SDCD (Sistema Digital de Controle Distribudo) o controle de processos, visando a otimizao da produo industrial, por meio da diminuio de custos de produo, melhoria na qualidade dos produtos, preciso das operaes, segurana operacional, entre outros fatores. Para isso, ser utilizado um Controlador Lgico Programvel da marca Siemens, modelo SIMATIC S7-200.

2) EXISTE SCADA. QUAL ? OQUE FAZ? DE QUE FABRICANTE? Sim, ser utilizado o software ElipseScada, da empresa Elipse Software. Basicamente, um SCADA um sistema que utiliza um software para monitorar e supervisionar dispositivos e variveis do sistema.

3) SUA REDE INDUSTRIAL BASEADA NO CIM? A QUE NVEIS ATENDE? Sim, ser baseada no CIM, atendendo aos 4 nveis inferiores: execuo, controle, coordenao/engenharia e planejamento operacional, uma vez que essa rede industrial composta por sensores, atuadores, controladores e sistema de superviso.4) SUA REDE INDUSTRIAL POSSUI QUE ARQUITETURA DE PROTOCOLOS?Utilizaremos arquitetura mestre/escravo.

3.3.2 Aula 10

1) COM RELAO AO PROTOCOLO DE TRANSMISSO: ELE SNCRONO OU ASSNCRONO? POR QU? SERIAL OU PARALELO? POR QU?O protocolo de transmisso ser o assncrono, para que haja um fluxo estvel da transmisso de dados, sem a necessidade de um clock externo. Serial, devido ao menor custo comparado ao paralelo, alm de ser menos suscetvel a rudos e possuir um maior alcance.

2) OS CANAIS SO SIMPLEX, HALF-DUPLEX OU FULL-DUPLEX? POR QU?Full-duplex, pois nesse tipo de canal a informao pode ser transmitida nas duas direes simultaneamente, de forma a permitir uma maior taxa de transmisso de dados por tempo.

3) INTERFACE BALANCEADA OU DESBALANCEADA? POR QU?Utilizaremos uma interface balanceada, pois o padro serial RS-485 balanceado, tornando o sistema menos susceptvel a rudos.

3.3.3 Aulas 10 e 12 1) QUAL O PROTOCOLO DE REDE INDUSTRIAL A SER UTILIZADO? POR QU?Fieldbus, pois se trata de uma rede multiponto digital que conecta dispositivos de campo e controle a longa distncia por apenas um barramento (dois fios), economizando cabeamento. A utilizao de Fieldbus permite uma fcil expanso, alm do considervel menor custo de implantao e manuteno.

2) QUAL O ALCANCE E VELOCIDADE DA REDE INDUSTRIAL? QUAIS OS PADRES SERIAIS DE TRANSMISSO UTILIZADOS? QUE TIPO DE CABO E CONECTORES? QUANTOS EQUIPAMENTOS SO POSSVEIS DE SER CONECTADOS NA REDE INDUSTRIAL? Ser utilizado o padro RS-485, que possui um alcance de at 1500 metros, e uma velocidade de at 10Mbps. Ser usado cabo de par tranado e o conector DB9, de acordo com o CLP utilizado. No padro RS-485, podem-se conectar at 32 equipamentos utilizando um nico cabo de par tranado.Como ser explicado posteriormente, utilizaremos no projeto o protocolo AS Interface. Nesse protocolo utilizado o Flat Cable, que possui alcance de at 300 metros (100 metros sem o uso de repetidores). utilizada conexo do tipo vampiro para acoplar o cabo nos dispositivos. No padro do AS Interface, possvel conectar at 62 equipamentos. Cada mdulo que utilizaremos possui 4 entradas e 4 sadas M12 (sendo possvel, portanto, obter at 248 entradas e 248 sadas).

3.3.4 Aula 13

1) SELECIONAR NA REDE INDUSTRIAL UM PROTOCOLO A NVEL DE SENSOR, OUTRO A NVEL DE CAMPO E OUTRO A NVEL DE BARRAMENTO. DEVEM ESTAR INTERLIGADOS POR GATEWAYS. O PROTOCOLO A NVEL DE BARRAMENTO DEVE ESTAR CONECTADO A INTERNET.A nvel de sensor, selecionamos o protocolo AS Interface, devido sua praticidade de conexo e desconexo, alm do fato de no haver a necessidade de uma grande quantidade de cabos, uma vez que utilizado um nico cabo para transmitir alimentao e dados simultaneamente. A nvel de campo, utilizaremos o protocolo Profibus-DP, por ser um protocolo mundial altamente utilizado, alm de ser compatvel com o CLP escolhido para nossa rede.A nvel de barramento, ser utilizado o protocolo Ethernet, conforme explicado anteriormente.

2) ESPECIFICAR CABOS, INTERFACES/CONECTORES, ALCANCE, EQUIPAMENTOS E APLICAO A SER AUTOMATIZADO JUNTO COM O SCADA.A pinao, conectores e cabos utilizados na rede Lan foram especificados na seo 3.2.2, questo nmero 3, bem como os equipamentos (modem, roteador e switch) e a topologia foram apresentados em conjunto de suas caractersticas na seo 3.2.4, questo nmero 2.Para realizar a conexo entre o computador no qual est instalado o sistema supervisrio (Elipse SCADA) e o CLP mestre, ser utilizado o cabo inteligente USB/PPI de 5 metros, que realiza a converso USB (do computador do SCADA) para PPI (para conectar ao CLP). Faixa de preo: R$50,00 a R$150,00

Figura 17 - Cabo Inteligente USB/PPI 5m

Para CLP mestre escolhemos a linha S7-200, da fabricante Siemens, mais especificamente o modelo CPU 222. Este modelo possui 8 entradas e 6 sadas, e, para sua programao, deve-se utilizar o software SIMATIC STEP 7, tambm da empresa Siemens. Este CLP est na faixa de preo de US$500,00, aproximadamente R$1570,00.

Figura 18 - CLP S7-200 CPU 222

Como para nvel de campo adotamos o protocolo Profibus-DP, utilizamos em conjunto do CLP S7-200 um mdulo de comunicao Profibus, o EM277, que possui um preo aproximado de R$650,00. Esse mdulo possui conector do tipo DB9, para comunicao serial atravs do RS-485. Como explicado anteriormente, o padro RS-485 possui alcance de at 1500 metros, velocidade de at 10 Mbps e pode conectar at 32 dispositivos.

Figura 19 - EM277

Figura 20 - Conector DB9

Para obter um maior nmero de entradas e sadas, tambm ser utilizado o mdulo combinado 32 E/S, tipo 6ES7223-1PL22-0XA0. No caso, utilizaremos duas unidades deste modelo, para assim obtermos 64 E/S (no caso, 32 entradas e 32 sadas). O preo encontrado para esse modelo foi de aproximadamente R$1500,00.

Figura 21 - Mdulo Combinado 32 E/S

Para haver a conexo entre os protocolos a nvel de campo (Profibus DP) e a nvel de sensor (AS Interface) h a necessidade de utilizar um gateway, capaz de realizar esse acoplamento entre os cabos. Para assumir essa funo ser utilizado o modelo VGB-PB-K25, da empresa PEPPERL+FUCHS. Preo do gateway: US$1192,00, aproximadamente R$3741,00. Para ligar esse gateway, necessrio utilizar uma fonte. No caso, escolhemos o modelo VAN-115/230AC-K19, do mesmo fabricante do gateway, que possui uma alimentao de 115 V a 230 V. O preo da bateria de US$299,00, o que equivale a R$938,00.

Figura 22 - Gateway VGB-PB-K25

Figura 23 - VAN-115/230AC-K19

O protocolo AS Interface utiliza o Flat Cable (tambm conhecido como Cabo Plano) que serve tanto para a transmisso de dados quanto para energizao, e usualmente encontrado nas cores amarelo e preto. Interiormente ao Flat Cable, passam dois cabos, um marrom (24 V) e um azul (neutro).

Figura 24 - Flat Cable

Para a ligao dos sensores e atuadores, necessria a utilizao de um mdulo de entrada e sada, para isso, foi escolhido o modelo VBA-4E4A-G12-ZAJ/EA2L, que possui 4 entradas e 4 sadas do tipo M12 (round conector). Para prover a quantidade mnima de E/S que precisamos (30 de cada), sero necessrios, portanto, 8 mdulos deste modelo. A conexo do flat cable no mdulo feita atravs de conectores do tipo vampiro. Cada modulo custa $385,00, equivalente a R$1242,00.

Figura 25 - VBA-4E4A-G12-ZAJ/EA2L

Figura 26 - Conector Vampiro

Por estarmos utilizando o protocolo AS Interface, necessrio fazer o endereamento dos mdulos, para isso utilizaremos o dispositivo AS Interface Handheld, mais especificamente o modelo VBP-HH1-V3.0, da fabricante PEPPERL+FUCHS (mesmo do gateway e fonte). Basicamente, o uso deste aparelho se define a conect-lo ao mdulo que se deseja enderear, e definir o endereo do mesmo. O preo deste aparelho de US$724,00, equivalente a R$2272,00.

Figura 27 - Handheld VBP-HH1-V3.0

Quanto funo do SCADA, ela ser de supervisionar o projeto realizado atravs dos Controladores Lgicos Programveis (CLPs). Tratando-se de uma planta didtica, o projeto em si no pr-definido, e pode ser alterado e determinado conforme o professor responsvel desejar.

CONCLUS0

Com a realizao deste projeto, notamos a imensa quantidade de questes e detalhes que devem ser levados em conta ao projetar-se uma rede, seja ela uma rede corporativa, seja ela uma Rede Industrial. Com o projeto, acabamos pesquisando e nos aprofundando em assuntos variados da rea, como diferentes protocolos industriais, tipos de cabos e conectores, bem como formas de arquitetar uma rede e os equipamentos que so realmente utilizados em indstrias reais, desde seus preos e funcionalidades, at a forma como devem ser utilizados na prtica.Durante o curso, recebemos muita informao em um curto perodo de tempo, isso, associado ao fato de muitos de ns nunca termos tido nenhum tipo de contato com Redes Lan/Industriais antes, tornou consideravelmente complicada a compreenso total dos assuntos no prazo estipulado. Contudo, com muito estudo e dedicao, foi possvel driblar tais empecilhos, e assim completar a disciplina de Redes Industriais tendo a certeza de que foi adquirido muito conhecimento da rea.

REFERncias http://www.nti.ufpb.br/~beti/pag-redes/cabos.htm

Redes de Computadores: Verso Revisada e Atualizada 2 ed Gabriel Torres, Editora Novaterra 2014.

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