Conectividade

A Altus possui conectividade para todos os níveis de comunicação. Geralmente o sistema de controle é dividido em três níveis de comunicação: Nível de Planta, Nível de Controle e o Nível de Campo.

Rede no Nível de Planta

No Nível de Planta é necessário manter uma base de dados global, coletar, processar, armazenar e gerenciar diversos tipos de dados. Nele é estabelecido o plano básico de produção e são realizados os diagnósticos dos elementos do próprio nível e dos inferiores. O número típico de nós é de 2 a 20, e as transferências se dão em uma velocidade de 10/s a 1/minuto. As mensagens trafegam aos megabytes, e não há necessidade de determinismo na rede (o tempo para completar as mensagens não precisa ter um limite máximo).

A Rede no Nível de Planta deve ter alta confiabilidade, ser de arquitetura simples e com imunidade a ruído dentro de padrões razoáveis. As tecnologias aplicáveis aqui são a Ethernet (IPX, TCP/IP) de acordo com a norma IEEE 802.3, Nível 1.

Rede Altus Ethernet TCP/IP

Através das interfaces para Rede Ethernet, os Controladores Programáveis da Altus podem conectar-se nelas utilizando a camada TCP/IP, que permite um completo acesso às informações de planta. Além dos protocolos proprietários já consagrados no mercado, como Alnet II/TCP, a Altus disponibiliza "drivers" de comunicação utilizando plataformas abertas, como Modbus RTU, Modbus/TCP e OPC Server. Utilizando Supervisórios ou sistemas de computação de maior hierarquia, as aplicações de controle podem ser acessadas de forma padronizada, ampliando o potencial de conectividade.

Também é possível disponibilizar servidor de páginas Web, suporte a banco de dados com Log de eventos e possibilidade de envio de e-mail.

O PO7094, Interface Ethernet Modbus/TCP e Alnet II/TCP é um exemplo de Interface Ethernet para a Série Ponto. Permite a conexão de CPs da Altus às redes de comunicação abertas que seguem o padrão TCP/IP. Possibilita a comunicação com quaisquer outros equipamentos que se comuniquem através do protocolo de Ethernet TCP/IP, com nível de aplicação ALNET II ou MODBUS, podendo utilizar ambos os protocolos simultaneamente. Além de permitir servidor de páginas Web e banco de dados.

O AL-2785, Driver Comunicação OPC ETH ALNET II, é um driver de comunicação OPC Server para Controladores Programáveis da Altus. Permite a comunicação com softwares que implementem interfaces de comunicação padrão OPC Client, tais como ferramentas de supervisão e controle de processos.

Rede no Nível de Controle

O nível de controle responde pelos equipamentos que compõe a linha de produção e pela leitura e acionamento de todos os sinais de campo. É nele que são feitos os cálculos de algoritmos de controle e otimização, assim como a aquisição de dados, monitoração dos processos e registros de alarmes. O controle de qualidade da produção tem nesse nível o seu centro nervoso. As mensagens trafegam aos kilobytes e o determinismo é necessário para garantir tempo mínimo para as ações de controle. A frequência de transferência, nesses casos, é de 1/10 ms a 1/10s.

A rede em nível de controle deve ter alta confiabilidade, com arquitetura mais complexa e alta imunidade a ruído. As tecnologias aplicáveis são em sua maioria proprietárias, e possuem a tendência para atender a MAC (ISO 802.3), LLC (IEE 802.2 classe I).

Rede ALNET II

Implantada a partir dos Controladores Programáveis da Série AL-2000/MSP ("Multi-Station Processors") a rede ALNET II é multi-mestre, e permite o controle distribuído a partir de vários processadores de forma determinística, através da interface RS485. Ela atinge a velocidade de 1 Mbaud. Possui o conceito de sub-redes, sua arquitetura permite distribuir e isolar o tráfego de informação nas aplicações.

Seu desempenho permite a real distribuição das tarefas de controle entre vários CPs. Possui gateways para diversos tipos de conexões, o possibilita a sua convivência em ambientes já desenvolvidos com produtos de outras marcas.

Com o advento da Rede Ethernet em ambiente industrial, é possível utilizar a rede Alnet II nesse meio físico. Assim, as vantagens do protocolo Alnet II são associadas com a Rede Ethernet.

Benefícios em utilizar a Rede Alnet II/TCP:

  • Possibilidade de topologias em estrelas, anel ou hibridas, permitindo associá-las para obter um modelo que melhor atenda a aplicação
  • Integração entre os CPs da Série AL-2000, Série Ponto e Série Nexto
  • Aumento de números de nós em uma rede
  • Utilização de switchs, hubs e roteadores industriais padrão de mercado
  • Possibilidade de Upload e Download de aplicativos dos CPs através da rede ethernet, obedecendo aos critérios de níveis de acessos (usuários x senha)
  • Disponibilidade de acesso simultâneo ao aplicativo dos CPs e variáveis de controle por computadores diferentes
  • Facilidade na manutenção, podendo utilizar ferramentas de TI para dispor de diagnósticos inerentes a redes ethernet

Os principais módulos para utilização desse protocolo são o PO7094, o AL-3412 (Interface Ethernet 10/100 Mbits/s) para Série AL-2000 e o AL-3414 (Interface Ethernet Redundante com Modbus/TCP e Alnet II/TCP) para Série AL-2000.

Rede ALNET I

A ALNET I é uma rede de supervisão, do tipo mestre-escravo, para aquisição e análise de dados utilizada em toda a linha de Controladores Programáveis da Altus. Ela auxilia a implantação de redes de controle quando aplicada em conjunto com a rede ALNET II. Seu protocolo é aberto e disponível para o desenvolvimento de qualquer tipo de "driver" de software. Ela pode controlar até 31 CPs a partir de uma estação mestre.

O ALNET I também é utilizado pelo Mastertool Extended Edition (MT8000) para trocar dados e programar a Série Ponto e a Série AL-2000.

Rede Modbus RTU e Modbus TCP

Além dos protocolos proprietários (ALNET I e ALNET II), para rede de controle, os CPs da Altus podem trabalhar com protocolos abertos como o Modbus RTU e Modbus/TCP.

O Modbus RTU é uma rede do tipo mestre-escravo, que disponibiliza apenas um controlador como Mestre da rede. Já o Modbus/TCP é uma rede Cliente/Servidor, onde é possível que mais de um usuário possa acessar variáveis de outros dispositivos (servidor) simultaneamente.

Essas redes possibilitam integração entre controladores Altus e outros dispositivos eletrônicos inteligentes (IEDs), como Interfaces Homem Máquina (IHMs).

Dentre os CPs que utilizam Modbus estão a Série DUO, Série Ponto, Série AL-2000, Série FBs e Série Nexto, bem como as IHMs Série H e Série Exter.

Os módulos PO7094 e AL-3414 disponibilizam o protocolo Modbus para a Série Ponto e AL-2000 respectivamente. Para a Série Nexto, poderá ser utilizado o módulo NX5000 e para a Série FBs o módulo FBs-CBE.

Rede no Nível de Campo

O nível de campo é utilizado para aquisição das variáveis de processo, envio de programação de "set-points", aquisição do estado dos equipamentos, atuação sobre motores, válvulas e outros equipamentos. O número típico de nós por nível é de 50 a 500, com tempos de transferência da ordem de 1/ms a 1/100 ms. As mensagens variam de 1 bit a alguns bytes, e o determinismo é necessário.

Rede PROFIBUS

PROFIBUS é uma rede de campo aberta de uso internacional, definida na Norma EN 50170. A versão DP é a mais utilizada para Nível de Campo. Para mais informações sobre as versões do PROFIBUS acesse o site da Associação Profibus: http://www.profibus.org.br.

O protocolo PROFIBUS DP é otimizado para conexão rápida e econômica. Essa versão é destinada especialmente para comunicação entre sistemas de controle de automação e E/S distribuídos. Além disso, pode ser usado para substituir transmissão de sinais como 24 Vdc ou 4 a 20 mA.

Em casos de instalações em áreas intrinsecamente seguras, ou áreas classificadas, de acordo com o padrão internacional IEC 1158-2 pode-se utilizar o PROFIBUS PA através de gateways (DP/PA).

Um exemplo de topologia PROFIBUS DP é a utilização da Série AL-2000 para controle de entradas e saídas (E/S) da Série Ponto. Para isso, pode-se utilizar o AL-3406 (Interface de Rede Profibus Mestre) para a Série AL-2000, e o PO5063V1 (Interface de Rede Profibus DP Escravo) para a Série Ponto.

Em futuras aplicações onde haja necessidade de modernização do CP, no caso acima, é possível substituir a Série AL-2000 pela Série Nexto. Assim, estaria substituindo o controlador principal e mantendo as E/S da Série Ponto. Para isso, deve-se utilizar o NX5001 (Interface de Rede Profibus Mestre) para a Série Nexto.

A utilização de protocolos abertos proporciona ao usuário fazer modernizações sem a necessidade de alterar a arquitetura ou substituir IEDs em bom estado, tendo ainda suporte para estas modernizações.

Benefícios em utilizar a Rede Profibus DP com produtos Altus

  • Alto desempenho de Comunicação (12Mbps até 100 metros)
  • Troca-Quente de todos os módulos das remotas da Série Ponto
  • Altamente diagnosticável. É possível obter informações em nível de E/S
  • Funcionalidade de Gateway Profibus para Alnet I. Isso possibilita a utilização de IHMs locais utilizando protocolo Alnet I. A interface PO5063V1, além do canal de comunicação Profibus, possui uma porta serial Alnet I que pode trafegar dados recebidos da rede Profibus
  • Possibilidade de configurações redundante: Duplo Mestre, Duplo Escravo, Redes Óticas em barramento ou em anel
  • Possibilidade de expansão de redes sem a necessidade de parar o processo, entre outros

Utilizando Rede Modbus RTU e Modbus TCP no Nível de Campo

Em casos onde o custo é fundamental e não há necessidade de características como do PROFIBUS apresentada acima, uma solução pode ser a utilização da Rede Modbus como rede de Campo.

Pode-se fazer uma arquitetura com UCP de médio porte, como o PO3247 da Série Ponto, utilizando a Série FBs como E/S remoto.

Benefícios em utilizar a Rede Modbus RTU com UCP Ponto e Remota FBs

Do ponto de vista da UCP PO3247 da Série Ponto

  • Programação via USB
  • Velocidade de comunicação até 115Kbps em RS232, RS485 e USB
  • Display alfanumérico para indicação dos diagnósticos por escrito, diretamente no frontal da UCP
  • Troca à quente dos módulos de E/S local
  • Maior poder de processamento (pois possui dois processadores). Um deles responsável pelas aritméticas, fazendo calculo diretamente em hardware
  • Protocolo aberto Modbus RTU, mestre e escravo em RS232 e RS485
  • Função PID de 16bits

Do ponto de vista da Remota Modbus RTU da Série FBs

  • Baixo Custo
  • Velocidade de comunicação até 115Kbps em RS232 e RS485
  • Entradas Digitais e Analógicas com Filtros
  • Entradas Analógicas de 14bits
  • Mais de 500 pontos de E/S por remota
  • Protocolo aberto modbus RTU, mestre e escravo em RS232 e RS485

Rede HART

HART é um protocolo aberto, mantido pela organização HART Communication Foundation. Ele foi concebido para viabilizar a manutenção preditiva e parametrização remota de dispositivos analógicos de processo, como transmissores e válvulas no padrão de corrente 4-20 mA.

Historicamente, as informações digitais (HART) são separadas das analógicas (4-20 mA) através de dispositivos auxiliares, denominados multiplexadores HART. Também são utilizados módulos de entrada e saída convencionais (4-20 mA) de Controladores Programáveis para as informações analógicas.

A rede de campo aberta PROFIBUS, mantida pela organização PROFIBUS, definiu o protocolo PROFIBUS DP-V1, e o perfil HART on PROFIBUS como meio de transporte das informações HART para níveis superiores da planta, de forma acíclica e sem comprometer a performance das tarefas cíclicas de transferência de entradas e saídas. Dessa forma, remotas PROFIBUS DP-V1 com módulos de E/S HART e o perfil HART on PROFIBUS, dispensam os multiplexadores HART, reduzindo custos, número de redes de campo, bornes e espaço ocupado em painéis. Além disso, aumenta a confiabilidade, devido a redução de componentes e redes de comunicação.

Para atender essa solução, a Altus disponibiliza dois módulos de E/S (PO1114 e PO2134, entrada e saída analógica respectivamente) e duas cabeças PROFIBUS (PO5064 e PO5065, para topologia simples e redundante respectivamente) que permitem utilizar a arquitetura HART sobre PROFIBUS.

Benefícios em utilizar a Rede Hart com Série Ponto

  • Medição de corrente de 0-20 e 4-20mA, 16bits
  • Protocolo HART (4-20mA)
  • Isolamento tanto para a lógica quanto para a fonte externa
  • Diagnóstico local e remoto
  • Troca a quente, sem interferir em qualquer fiação do painel
  • Parametrização remota via software
  • Pontos analógicos isolados galvanicamente da lógica
  • Filtros parametrizáveis por software
  • Endereçamento automático dos módulos

Rede de Sincronismo

Com uma arquitetura única, que inclui uma rede de sincronismo, os Controladores Programáveis da Altus podem manter-se sincronizados ao nível de 1 ms mesmo distribuídos ao longo de uma rede com diversos equipamentos. Essa capacidade permite a solução de problemas de aquisição de dados de processo para análise de eventos com esse grau de resolução.

Contando com E/S que também respondem nessa faixa de velocidade, a solução da Altus para aquisição e registro de eventos é única no mercado de CPs.