O que são Redes de Comunicação.

Redes de Comunicação

Redes de comunicação pode ser definida como sendo uma transferência de informações eletrônicas, comunicação imediata por computador ou periférico. Uma rede de computadores é um conjunto de dois ou mais dispositivos, que podemos chamar de nós e que usam um conjunto de regras, em comum para compartilhar recursos entre si, através de uma rede.

Se um sistema de controle industrial qualquer consiste de vários dispositivos sensores, atuadores em locais diferentes, e todos esses dispositivos necessitam trocar informações entre eles ou com um CLP, obviamente é imprescindível o uso de uma rede de comunicação.

Definir o meio de comunicação de uma rede de CLP's, é necessário levar em consideração suas características e necessidades, como a velocidade de transmissão das informações, a distância entre os dispositivos e a central de controle e o nível de imunidade a ruídos e interferências.

       Comunicação Serial

Comunicação serial é um meio de transmissão de dados, que consiste no envio de bits de forma serial, individualmente um atrás do outro, através de um único barramento, possui duas linhas de transmissão, um para o envio e o outro para o recebimento.   

A troca de informações entre dispositivos eletrônicos é feita de forma digital. Estas informações são representadas em formato de bits de dados individuais, que podem ser agrupados em mensagens de vários bits. Um byte é um exemplo de uma unidade de mensagem que pode ser transmitida através de um meio de comunicação (CANZIAN, 2011).

Uma transmissão serial em um canal pode ser feita de forma síncrona ou assíncrona.

Modo Síncrono

Neste modo de comunicação o transmissor e o receptor devem ser sincronizados para haja troca de informações. Geralmente uma palavra de sincronismo é utilizada para que ambos ajustem o relógio interno. Após a sincronização os bits são enviados sequencialmente, em blocos, até uma quantidade pré-combinada entre os dispositivos

A comunicação síncrona utiliza este sinal de relógio para que o receptor da mensagem amostre a sinal no momento ideal. Em um sistema que utiliza comunicação síncrona a amostragem é comandada pelo mestre do canal de comunicação através do relógio. Exemplos: SPI e I²C.

Como não vamos utilizar esse padrão no projeto, não entraremos em detalhes.

Modo Assíncrono

Esta é a forma mais usual de transmissão de dados. Não existe a necessidade de sincronização entre os dispositivos, uma vez que os caracteres são transmitidos individualmente e não em blocos como na comunicação síncrona.

A comunicação é feita somente por duas vias, como este modo não é sincronizado, essas duas vias são utilizadas para dados. Uma delas para transmissão (TX) e a outra para recepção (RX). Isso possibilita que as informações sejam enviadas e recebidas ao mesmo tempo, cada qual na sua via. Esse recurso é conhecido como FULL DUPLEX. Esse modo é o utilizado, por exemplo, na porta serial dos computadores, para implementar o padrão serial RS-232, mas também pode ser utilizado para acesso a outros sistemas (SOUZA; LAVINIA, 2003).

       Redes RS-485 ou EIA-485

O padrão RS-485, criado em 1983, é capaz de prover uma forma bastante robusta de comunicação multiponto. Vem sendo muito utilizado na indústria, em controle de sistemas e comunicação de dados de baixa densidade.

É administrado pela Telecommunication Industry Association(TIA) que é responsável pelo setor de comunicação da Eletronic Industries Alliance(EIA) (SILVA; SOBRINHO; AQUINO, 2006).

"RS" é a sigla para Recommended Standard (padrão recomendado).

Se uma planta possui até 32 máquinas automáticas ou outros dispositivos distantes até 1200 metros e com porta de comunicação serial, os equipamentos podem ser monitorados ou controlados por uma rede baseada em RS-485, tornando-se um meio de comunicação viável para esse tipo de aplicação.

Um protocolo se faz necessário para gerenciar a única linha ( dois pares de fios ) de comunicação com até 32 pontos. Isso define que os dados não podem ser transmitidos e recebidos ao mesmo tempo.

O mesmo padrão elétrico RS-485 pode ser usado sem protocolo, desde que a comunicação seja ponto a ponto unidirecional ou bidirecional controladas por fluxo, exemplo: mestre para o escravo como PC e uma impressora (MESSIAS, 2007).

 

Exemplo de Rede RS-485

Características da rede RS-485

O Padrão RS-485 estabelece apenas características elétricas. Usa somente 2 fios; trabalha em modo Half-Duplex; é multiponto (até 32 nós), e voltagem diferencial. A velocidade numa linha RS-485 pode chegar até 10Mbps dependendo do driver utilizado. É um padrão largamente usado em automação industrial por ser imune a ruídos. Segundo (LEÃO, 2007), o padrão RS-485 apenas especifica as características elétricas e os modos de operação da rede, não especificando nem recomendando nenhum protocolo de comunicação.

Circuito RS - 485 ponto a ponto utilizando Driver MAX 485

Fonte: Datasheet Maxim Integrated

             

A figura nos mostra um circuito RS-485 ponto a ponto para transmissão de dados em modo assíncrono a uma distância de até 1200 m usando dois drivers MAX 485. O CI MAX 485, como pode ser visto na figura, suporta até 2,5 Mbps de velocidade.

O pino 2 do MAX 485 é usado para habilitar a recepção de dados, já o pino 3 é usado para habilitar a transmissão. Quando é aplicado um sinal em nível lógico baixo ao pino 2 (habilita receptor), a linha RX fica preparada para receber dados. Quando um sinal em nível lógico alto é aplicado ao pino 3 (habilita transmissor), dados podem ser transmitidos pela linha TX. Como o padrão RS485 é half-duplex (transmissão e recepção não ocorrem simultaneamente), é comum conectar o pino 2 com o pino 3 transformando-os em único pino (te-transmite enable). Quando for aplicado nível lógico 1 a linha (te), o transmissor (pino 3) habilita a linha TX, e o receptor (pino 2) desabilita a linha RX.

No fim do cabo mais distante do circuito mestre, deve ser colocado um resistor de terminação de 120Ω, em paralelo com as duas linhas de dados TX/RX (MESSIAS, 2007).

Ainda de acordo com (MESSIAS, 2007), conclui-se que é possível implementar um modo de comunicação serial RS-485, desenvolvendo um circuito que utiliza um componente driver MAX 485, que converte os sinais seriais TTL em RS-485.

Interfaces USB e RS-232 não possuem características para transmitir dados a longas distâncias. O padrão RS-232 estabelece um cabo em torno de 15 m de distância entre dois pontos. Quanto maior for a distância e a velocidade, mais suscetível a erros fica a transmissão.

A distância de um cabo USB não pode passar dos 5 m, distâncias maiores tornam o sistema inviável. Para solucionar esse problema poderemos usar a rede RS-485 para transmitir dados a uma distância de até 1200 m (ALBUQUERQUE; ALEXANDRIA, 2009).