Treinamento em Redes de Automação Petrobras Parte 1

Treinamento em Redes de Automação Petrobras Parte 1

(Parte 3 de 9)

Isolador galvânico.

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Redes de Automação – Treinamento Petrobrás

Os acopladores ópticos têm a função básica de proteger partes sensíveis de um dispositivo contra surtos que possam exceder o valor máximo suportável pelo equipamento, comprometendo assim sua integridade. Em geral, utilizam-se acopladores ópticos para proteção de entradas discretas (digitais) de equipamentos. Os acopladores ópticos são constituídos basicamente de um foto transistor e um diodo emissor de luz, de forma que o sinal acoplado é isolado completamente da fonte emissora.

Placa com acopladores ópticos. Transmissão através de sistemas de rádio

Um sistema de rádio comunicação é constituído basicamente por equipamentos de rádio transcepção e antenas. Em geral, os dados transmitidos modulam portadoras analógicas de faixas de freqüência distintas. Por isto, também são utilizados moduladores e demoduladores de dados que muitas vezes são partes integrantes de um mesmo equipamento, constituindo o que podemos chamar de rádio-modem.

Rádio modem industrial.

Através de sistemas de comunicação de dados podemos desenvolver muitas topologias, que irão definir algumas características do sistema de rádio comunicação como velocidade e imunidade a ruído. Basicamente podemos ter as seguintes topologias:

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Sistema de rádio comunicação convencional:

O sistema de rádio comunicação convencional possibilita transmissão e recepção de forma alternada, nunca simultânea. Esta característica deve-se ao fato de os transmissores e receptores do equipamento transceptor trabalharem em uma mesma freqüência. Uma vez emitida uma portadora através de um canal de freqüência, este canal não poderá ser ocupado, sob o risco de interferência, até que a transmissão emitida seja concluída. É um sistema de transmissão simples, mas que devido a sua simplicidade, exige que o protocolo utilizado trate os sinais de controle para que seja possível um gerenciamento da transmissão e recepção. O canal de freqüência utilizado não poderá ser compartilhado por uma outra rede, o que limita sua extensão de atuação.

Sistema de rádio comunicação com utilização de duas freqüências:

É constituído basicamente pelas mesmas componentes do sistema convencional, porém, os transceptores utilizam freqüências distintas para transmissão e recepção o que possibilita transmissão e recepção simultânea dos dados. Um sistema de rádio comunicação com utilização de duas freqüências acrescenta velocidade quando comparado aos sistema convencional e também demanda um tratamento menos sofisticado dos sinais de controle do protocolo utilizado. Porém, os canais de freqüência utilizados, continuam não podendo ser compartilhados por outras redes, o que limita mais ainda a sua extensão de atuação.

Protetor de surtos para antenas. Sistema de espalhamento espectral:

Também conhecido como spread-spectrum. O sistema de espalhamento espectral tem como principal vantagem o compartilhamento de canais de freqüência com um índice de interferência reduzido. Isto é conseguido devido ao fato de que o sistema transceptor alterna continuamente os canais de transcepção permanecendo em cada canal por um tempo bem reduzido, o que possibilita que outras redes compartilhem este mesmo canal através de um sistema semelhante. Basicamente são utilizadas duas técnicas:

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· Seqüência direta : Onde a o sinal a ser emitido é multiplicado por um código pseudo-aleatório, todos os transceptores do sistema possuem esta mesma tabela de códigos o que possibilita a codificação do sinal no sistema transmissor e sua posterior decodificação no sistema receptor. Esta técnica diminui sensivelmente as possíveis interferências por possuir um sistema de correção de erros intrínseco.

· Salto de freqüência (frequency hooping): A portadora que carrega o sinal a ser transmitido é orientada a saltar através de uma única seqüência entre diferentes freqüências, esta alternância é simultânea entre todos os transceptores do sistema.

Dispositivos que utilizam o espalhamento espectral para difusão de informações geralmente possuem baixa potência de transmissão.

Sistema híbrido:

São desenvolvidos a partir da junção de componentes dos sistemas já citados, procurando-se integrar as características de cada um à necessidade do sistema de comunicação.

Um sistema de comunicação através de rádios possui uma grande susceptibilidade a surtos, principalmente de origem atmosférica que podem, ocasionalmente, atingir a antena do equipamento, para minimizar as perdas em casos como este, fazemos uso de protetores específicos para antenas, que devem ser adquiridos levando-se em conta entre outros fatores, a faixa de freqüência em que o equipamento opera.

Transmissão através de fibras ópticas

A fibra óptica é um filamento de vidro com diâmetro bastante reduzido, feito de quartzo de alta pureza, com duas partes principais: o núcleo, por onde se propaga a luz, e a casca, que serve para manter a luz confinada no núcleo. As duas camadas têm índices de refração diferentes, permitindo que o feixe de luz que entra por uma das extremidades (emitido por um dispositivo externo como, por exemplo, um laser), seja confinado no núcleo e conduzido, com baixíssimas perdas, até a extremidade oposta (onde é detectado por outro dispositivo externo (como por exemplo, um foto-diodo), que fará a conversão da energia luminosa, em corrente elétrica). O tamanho do cabo de fibra óptica determina seu modo de operação e suas perdas. Fibras single-mode têm um diâmetro muito pequeno em relação à casca. Fibras multi-mode têm um núcleo largo em relação à casca. Os termos single-mode e multi-mode referem-se ao número de caminhos que a luz pode tomar para alcançar o outro lado.

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Modo Núcleo (m) Casca (m)

Single-mode 8 125 Multi-mode 50 125 Multi-mode 62.5 125 Multi-mode 100 140

Relação entre núcleos e cascas de fibras ópticas.

A fibra óptica é praticamente imune às influências do meio ambiente por onde está passando (água, irradiações, interferências com outros cabos e com outras fibras). Imunidade total a interferência eletromagnética (EMI) e interferência por radiofreqüência (RFI). Não gera campos magnéticos e eletromagnéticos. Insensível a relâmpagos e descargas atmosféricas. Segura mesmo em contato com condutores de alta voltagem, pois é totalmente dielétrica. Muito segura contra grampeamento (roubo de informações) e suporta grandes distâncias entre repetidores.

A fibra óptica surgiu para ser a resposta para a maioria das aplicações industriais.

Porém, há ainda o problema do custo. Entretanto, devido à fibra óptica possuir uma grande largura de banda com grande imunidade a ruído e capacidade dielétrica e também devido a grande diminuição de seu custo nos últimos anos, ela tem sido recomendada para utilização em cabos que constituem os barramentos principais (backbones) de redes locais. Entretanto deve-se considerar a sua limitação no uso em barramentos industriais devido a sua incapacidade de suprir energia (alimentação) aos dispositivos de campo.

Conector óptico.

As perdas em sistemas de transmissão que utilizam fibra óptica são em função de:

· Emendas · Conectores

· Atenuação causada pelo próprio cabo óptico (impurezas e imperfeições na fibra).

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Exercícios

1.Cite três vias de comunicação utilizadas na transmissão de dados em redes industriais.

2.Ao montar uma rede de comunicação com a utilização de um cabo flat (fios paralelos), verificou-se que a quantidade de erros nesta rede era muito grande devido a sobreposição de sinais em linhas adjacentes. Qual a solução para este tipo de problema e por que?

3.Devo projetar uma rede de alta velocidade operando em um sistema industrial onde esta fica susceptível a induções provenientes de equipamentos de chão de fábrica, quais os cabos que tenho como opção?

4.Cite os fatores que afetam a propagação de sinais em cabos elétricos. 5. Como pode ser definido e classificado o ruído em cabos de comunicação?

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transtainer que operam equipamentos através de pontes rolantes. A comunicação
entre a unidade de controle localizada na base do transtainer e a parte móvel do
equipamento é feita através de cabos que precisam ser trocados constantemente
devido a rompimentos. Foi solicitada a solução para o problema de troca de
informações entre as unidades fixa e móvel do equipamento. Resolva tecnicamente
metros e há grande interferência de rádio freqüência na região por ser uma área
portuária.

6. Em uma área portuária existem equipamentos de carga e descarga do tipo a proposta levando em conta que a distância entre os equipamentos é de quinze

para uma rede que tem uma alta capacidade de transmissão de dados e que
interliga equipamentos por uma distância maior que cinco mil metros por áreas
susceptíveis a interferência eletromagnética? Por quê?

7. Levando em conta todos os meios de transmissão apresentados, qual você utilizaria

utilização em barramentos industriais.

8. Cite duas razões pelas quais as fibras ópticas não são muito mais difundidas na 9. O sinal elétrico medido na saída de um microfone dinâmico é analógico ou digital?

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2 Redes - Topologias

A topologia de uma rede de comunicação é o modo como fisicamente os computadores estão interligados entre si. As topologias mais comuns são: Bus, Anel e Estrela.

Topologia bus

Na topologia Bus, todos os equipamentos partilham uma via comum de tráfego de dados.

As vantagens do uso dessa topologia: · Custo reduzido com o cabo de rede, pois esta topologia utiliza um único cabo para interligar os dispositivos. · Facilidade no acréscimo de novas estações de trabalho.

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