Em ambientes industriais, os dispositivos devem se comunicar, para o pleno funcionamento dos sistemas de produção.
Um dos protocolos mais utilizados para isso é o DeviceNet, que facilita a conexão entre sensores, atuadores e controladores, impactando na eficiência operacional.
Essa rede de baixo nível e protocolo aberto é amplamente adotada na automação industrial, para controle e monitoramento, em segmentos como: alimentício, papel e celulose, fabricação automotiva, etc.
Continue a leitura e descubra sua origem, funcionamento, características e se ela poderia funcionar para a sua aplicação.
DeviceNet é um protocolo aberto utilizado em ambiente industrial para comunicação entre dispositivos de automação.
Ele atua com equipamentos analógicos e digitais simples ou complexos, e é adotado na camada de aplicação de baixo nível nos processos industriais, conectando até 64 nós em uma rede.
Baseado na estrutura CAN (Controller Area Network), oferece suporte à troca de dados entre sensores, atuadores, controladores e computadores. Sua alimentação e sinal são em cabo único, oferecendo opções de fiação simples e com valor otimizado.
Em 1990, DeviceNet foi criada originalmente pela empresa Allen-Bradley (que pertence atualmente à Rockwell Automation), mas entregue a uma associação independente, a Open Device Vendors Association (ODVA), para transformá-la em um protocolo aberto.
Como citamos acima, a rede usa como padrão o Controller Area Network (CAN) que, por sua vez, foi desenvolvido pela Bosch, na década de 80, para possibilitar a comunicação entre dispositivos inteligentes.
Uma rede DeviceNet é alimentada em 24Vcc e seu meio físico é formado por cinco condutores. O protocolo necessita de dois resistores de terminação (com resistência igual a 121Ω e capacidade de dissipar 1/4W), afixados nas extremidades da rede.
O protocolo suporta I/Os e mensagens explícitas para um único ponto de conexão, possibilitando configuração, monitoramento e controle.
Uma única rede pode ter até 64 dispositivos conectados. Recomenda-se que o scanner DeviceNet (mestre da rede) receba o endereço 00 e os escravos entre 01 e 62, mantendo o endereço 63 disponível, evitando que um dispositivo fique improdutivo por causa de duplicação de nó (quando um dispositivo novo é inserido).
Para fazer a conexão física entre os instrumentos que a compõem, a rede pode ser estruturada de diferentes formas: Branch line, Tree e Line.
As instalações podem ser realizadas com o uso de cabos finos, limitando-se a 6 metros por lance, não importando a taxa de transmissão. A topologia básica é baseada em uma linha principal com derivações partindo do próprio cabo principal.
São usados dois pares de fios: um para a comunicação (na qual os sinais são baseados em uma técnica de tensão diferencial para redução dos ruídos eletromagnéticos e do efeito de indução, garantindo a integridade da informação) e outro para a alimentação contínua dos dispositivos (em 24V, protegendo contra acidentes).
Os cabos da DeviceNet são normalizados e têm especificações rígidas que asseguram o funcionamento adequado da rede nos comprimentos preestabelecidos. Os módulos podem ser ligados com cabo tronco ou fino.
O tamanho do cabo tem relação direta com a sua indutância e capacitância distribuída. Veja os comprimentos máximos dos cabos em função da taxa de transmissão da rede:
| TIPO DO CABO | FUNÇÃO DO CABO | TAXA DE TRANSMISSÃO | ||
| 125 Kbits/s | 250 Kbits/s | 500 Kbits/s | ||
| Grosso | Tronco | 500m | 250m | 100m |
| Fino | Tronco | 100m | ||
| Fino | Tronco | 380m | 200m | 75m |
| Fino | Derivação | 6m | ||
| Fino | Σ derivações | 156m | 78m | 39m |
Quando analisamos suas características gerais, a DeviceNet é uma boa opção de rede industrial, pois traz importantes benefícios, como a redução drástica de custos ao fazer a integração de todos os dispositivos de E/S em uma rede tronco, com condutores de comunicação e energia no mesmo cabo, diminuindo a fiação.
Veja outras vantagens e pontos negativos:
Devido às suas características, a DeviceNet é amplamente utilizada na indústria, em seus diferentes segmentos.
Compõe, principalmente, sistemas de automação, atuando com produtos fornecidos por vários fabricantes, desde sensores até Interfaces Homem-Máquina, permitindo uma comunicação eficiente.
Assim, é adotada em:
Vimos acima que podemos ter até 64 nós em uma rede DeviceNet. Cada um desses nós tem seu próprio identificador de controle de acesso à mídia ou MAC ID.
Quando adquirimos um dispositivo para esta rede, ele virá com seu MAC ID e precisará ser configurado, já tendo em mente a rede em que o mesmo será instalado.
Outros dados também necessitam de configuração, como: o identificador de classe, o identificador de instância e o identificador de atributo.
Após esse passo, deve-se acessar o sistema de controle para adicionar o DeviceNet scanner. Então, o software irá localizar os dispositivos conectados, para conclusão da instalação.
Para configurar os dispositivos DeviceNet, deve ser levado em consideração o tipo de sistema em que eles serão inseridos, entre outros fatores determinantes.
Para o funcionamento adequado de uma rede DeviceNet, é fundamental garantir a qualidade da instalação, seguindo critérios e procedimentos definidos pela ODVA e realizando um projeto prévio e detalhado.
Esse projeto deve incluir todos os dispositivos pertencentes à rede, com a sua respectiva identificação e localização física, além da entrada e saída do cabo de rede e suas derivações. Quando bem feito, a rede dificilmente apresentará instabilidades.
A monitoração da DeviceNet tomará por base esse projeto e poderá utilizar instrumentos como medidores de conexão (Net Meter, DeviceNet Alert, etc.) e de falhas e problemas (como o Detective Device).
É muito comum que, em uma mesma indústria, sejam encontrados dois tipos de protocolo em funcionamento.
Para integrá-los e ter, por exemplo, uma rede no chão de fábrica e outro tipo de rede no nível de sistema de controle, devem ser utilizados couplers ou conversores.
É possível também ter uma conexão transparente entre o nível de controle e os equipamentos de campo, conectando o sinal de um protocolo em outra rede e permitindo a configuração dos dispositivos de campo de forma remota.
A necessidade de conexão entre equipamentos de sistemas de automação acarretou no surgimento das redes industriais, que permitiram que esses dispositivos pudessem compartilhar dados e recursos.
A DeviceNet é uma delas, que trouxe aumento da produtividade por meio da melhoria de controle de processos e fluxo de informações.
Entre suas principais características, destaca-se a capacidade de atuar com aparelhos analógicos e digitais, sendo uma alternativa para economizar e fazer trocas rápidas entre pontos.
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