Treinamento em Redes de Automação Petrobras Parte 1

Treinamento em Redes de Automação Petrobras Parte 1

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Sinais digitais:

São aqueles para os quais a variação de tensão é permitida dentro de certos valores discretos, ou seja, uma quantidade finita de valores entre dois instantes, como um sinal elétrico proveniente da leitura de um disco laser, por exemplo.

Os sinais digitais podem ser binários, caso os valores discretos de tensão possíveis de serem assumidos sejam apenas dois, como é o sinal elétrico utilizando em Lógica Digital TTL que admite apenas dois níveis de tensão, 0v e 5v.

Tipos de sinais.

As vantagens de se utilizar um tipo de sinal sobre outro, para a transmissão de dados, irá depender apenas da aplicação. Em telecomunicação, utiliza-se muito a transmissão analógica; já em automação industrial é mais comum encontrar-se a transmissão digital. Entretanto, com o avanço tecnológico, existe uma certa tendência a se utilizarem sinais digitais mesmo em sistemas que exibem naturalmente uma característica analógica, como telefone e TV, com o emprego de conversores analógicos - digitais e digitais - analógicos.

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História da transmissão de sinais

Nos alvores pré-história o Homem não dispunha senão da voz para comunicar à

A dispersão do Homem sobre o planeta Terra e a necessidade de se sentir acompanhado conduziu à invenção de meios de comunicação à distância. distância. Depressa se constatou que o alcance da voz era muito reduzido e lançou-se mão da percussão do tambor, segundo um código simples, perdendo qualidade na transmissão, mas ganhando um alcance maior. A utilização de fogueiras permitia a comunicação a distâncias superiores a 20 quilômetros, mas o código era muito elementar e o conteúdo da mensagem muito incipiente. Uma solução de compromisso entre qualidade e alcance foi conseguida pela utilização de estafetas.

Em 1794, Chappe inventa o telégrafo óptico que, utilizando um código elaborado, permitiu a ligação telegráfica regular entre Paris e Lille transmitindo mensagens completas num intervalo relativamente curto, isto se não houvesse nevoeiro, se não fosse noite ou se o encarregado do posto de retransmissão estivesse presente e não se enganasse.

A descoberta da eletricidade permitiu a Samuel Morse inventar o telégrafo "por fios" em 1832. A mensagem completa era transmitida a grandes distâncias e instantaneamente, segundo um código binário (impulsos longos e curtos = traços e pontos), denominado alfabeto Morse. A recepção da mensagem apenas dependia da presença do telegrafista de serviço junto do aparelho receptor. O quantitativo de erros estava diretamente correlacionado com a aptidão profissional de cada um dos telegrafistas que atuavam como emissor e receptor da mensagem.

Em 1844 é construída a primeira linha telegráfica ligando Baltimore e Nova York.

Em 1850 realiza-se uma tentativa para lançar um cabo telegráfico submarino entre a França e a Inglaterra e, em 1866, a Nova Inglaterra e a Irlanda são ligadas através de um cabo telegráfico submarino encurtando-se assim a distância entre o continente Americano e a Europa.

Em 1876, Graham Bell inventa o telefone permitindo a transmissão da voz à distância sob a forma de impulsos elétricos analógicos. Os utentes passam a emissores e receptores de mensagens em alternância sobre uma linha telefônica. Cedo se verificou que a distância a que se podia estabelecer a comunicação telefônica era inferior à disponível no telégrafo de Morse. Esta restrição era devida a fenômenos de auto-indução elétrica e geração de correntes parasitas que, progressivamente, foram sendo eliminados pela utilização de novas técnicas.

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Características de sistemas de comunicação de dados digitais

Sistemas de comunicação de dados digitais estão baseados no envio de informações (letras, números ou símbolos especiais) de um ponto a outro através da utilização de sistemas binários de codificação.

Sinais digitais possuem “protocolos”, os quais devem possibilitar a correta conversação entre o equipamento emissor e receptor. Essa linguagem comum é dada por uma interface, um conjunto de normas e especificações que determinam as características do sinal.

Um componente intrínseco sem o qual um sistema de comunicação não se constitui é sua via de comunicação. Hoje em dia, em sistemas industriais são utilizadas basicamente três tipos de vias: · Fios ou pares condutores.

· Rádio transmissão.

· Fibra óptica.

Transmissão através de par condutor

Os cabos elétricos são, em geral, os meios mais utilizados na comunicação de sinais digitais. Possuem características de construção diferenciada de forma a atender as diversas características de impedância exigidas pelos diversos equipamentos disponíveis no mercado.

Cabo de pares trançados não blindados ( UTP ):

Quando sinais CA ou pulsantes são transmitidos em um par de fios de um cabo multipar, é possível que se sobreponham sinais em pares adjacentes. Isto é chamado cross-talk. Para prevenir isto, cada par no cabo deve ser trançado. A trança cancelará os sinais não desejados.

Cabo UTP.

Cabo de pares trançados blindados ( STP ):

Tem a mesma característica do cabo UTP, com o acréscimo de um malha de fios metálicos ou material poliéster metalizado, normal mente combinado com fio de dreno

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Redes de Automação – Treinamento Petrobrás com terminação para terra, para se prevenir contra correntes induzidas por componentes elétricos.

Cabo STP. Cabos coaxiais:

Possuem um condutor central envolvido por um condutor externo, tipo tubo. Tem vantagens nítidas sobre pares trançados quando altas freqüências e bandas largas são características do sistema de transmissão (largura de banda é função do número de sinais que devem ser manipulados por uma rede em um dado período).

Cabo coaxial.

Cabos coaxiais devem ser manipulados cuidadosamente quando instalados; se o tubo externo for dobrado ou achatado a impedância do cabo pode mudar, degradando o sinal. Instalado apropriadamente, tem vida longa e útil, transportando grande quantidade de informação, por longas distâncias.

Cabos que conduzem sinal elétrico sempre interagem com o mesmo. Não importa o tipo de cabo, ou o material que o compõem (cobre, prata, ouro, carbono, etc.), não existe cabo elétrico que seja verdadeiramente neutro, que não interfira no sinal. Sinais elétricos são transmitidos através das vibrações dos elétrons que compõem o cabo. O número de elétrons pelo caminho, grau de pureza do material, arranjo molecular, freqüência do sinal e temperatura ambiente são fatores que afetam a propagação em cabos elétricos.

Além de fatores intrínsecos à construção dos cabos, a transmissão pode ser afetada também por componentes externos. A todos estes componentes que afetam uma transmissão damos o nome de ruído.

Ruído pode ser definido como um sinal indesejável que está sempre presente em um sistema de comunicação. Pode ser classificado como:

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· Feitos pelo homem (máquinas elétricas, ignição de motores à explosão). · Atmosféricos (tempestades (descargas elétricas)).

· Interestelares (provenientes do espaço, principalmente por explosões solares).

Para redução dos efeitos causados por ruídos, são utilizados os seguintes artifícios:

· Uso de blindagens com aterramento adequado. · Filtros.

· Escolha correta do local de instalação da rede.

Quando os ruídos atingem amplitudes maiores do que as toleradas pelos dispositivos componentes do sistema de comunicação, eventualmente ocorre a queima destes dispositivos. Para prevenir este fato, usualmente instalam-se equipamentos para proteção do sistema, estes equipamentos são, em geral, protetores, acopladores ou isoladores, cada um possui uma característica que sensivelmente o difere dos outros.

Os protetores são desenvolvidos para suprimir prováveis surtos que possam se propagar através do par condutor da rede de dados. Existem muitos tipos de protetores, alguns deles projetados para queima instantânea após o sistema ter sido atingido por um surto. Um protetor de surto pode ser ligado ao par condutor de duas formas:

Em série:

Ligação de um protetor de surto em série com a via condutora.

A ligação em série possui o inconveniente da interrupção do circuito em caso de queima do protetor.

Em paralelo:

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Ligação de um protetor de surto em paralelo à via condutora.

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A ligação em paralelo tem o inconveniente de que, após a queima do protetor, caso haja novos surtos, não existirá proteção ativa.

Protetores de surto.

Os isoladores têm a função de isolar um determinado circuito externo do equipamento o qual deseja-se proteger, alguns isoladores, como os galvânicos, proporcionam uma certa atenuação a ruídos, além das suas principais funções que são acoplar circuitos que porventura sejam incompatíveis e proteger o equipamento.

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