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O que são Redes Industriais? (Parte II)

Bom, como foi comentado na primeira parte desta série, as Redes de Computadores são sistemas de comunicação responsáveis por interligar dispositivos eletrônicos de forma que eles possam trocar informações. Por exemplo, no caso da Internet, esses dispositivos podem ser computadores, smartphones, tablets etc. Com qualquer um desses dispositivos todas as pessoas que tenham acesso à Internet conseguem se comunicar e trocar informações, independente do lugar onde cada uma delas esteja.

Também foi comentado no artigo anterior que as informações “caminham” de um lugar pra outro através dos meios físicos e que o “meio de transporte” utilizado são os chamados Protocolos de Comunicação. Agora, será abordado o que acontece, de fato, quando uma mensagem sai de um dispositivo e chega em outro.

Obs.: a Internet não é o único tipo de Redes de Computadores, porém, é a mais comum entre todas, já que está presente no dia-a-dia de muita gente. Por isso foi usada como exemplo.

Em uma rede de computadores as mensagens percorrem “caminhos” denominados Camadas, que são organizadas de acordo com o modelo OSI, da ISO (International Standards Organization). Este modelo é composto de sete camadas, que, com exceção da primeira, que é a Física, são implementadas em software. Na primeira parte, estas camadas foram chamadas de “andares da padaria”. Lembram?

Veja na Figura 1 um exemplo da arquitetura e organização dessas camadas:

 

O que são Redes Industriais? (Modelo OSI)
Figura 1 - Modelo de referência OSI/ISO

 

A implementação de todas as camadas varia de acordo com a necessidade da aplicação. Quanto maior a complexidade da aplicação, maior será a quantidade de camadas implementadas e vice-versa. Por exemplo, quando falamos de Internet, que utiliza o protocolo TCP/IP, são implementadas apenas cinco delas, que são: Física, Enlace, Rede, Transporte e Aplicação.

Já em vários protocolos de redes industriais são implementadas apenas três, que são: Física, Enlace e Aplicação. Cada uma das camadas “enxerga” e trata a mensagem de uma maneira diferente. Veja na Tabela 1 como é feita esta interpretação:

 

Tabela 1 – Forma como cada camada interpreta as mensagens
Tabela 1 – Forma como cada camada interpreta as mensagens

 

Cada vez que a mensagem passa por uma camada ela é “embalada” com um conteúdo que apenas poderá ser interpretado pela mesma camada do destino final. Este processo é chamado de Encapsulamento. Para exemplificar, vamos a mais uma história. Imagine que vamos iniciar uma conversa pelo MSN com alguém. A mensagem inicial enviada é a palavra “OI!!!”. Então quer dizer que, quando digitamos a mensagem e a enviamos, estamos solicitando à Camada de Aplicação que a mensagem “OI!!!” seja enviada para algum lugar.

Então, esta camada insere um cabeçalho contendo as informações que serão necessárias para a Camada de Aplicação do receptor da mensagem. Cada vez que uma mensagem+cabeçalho chega à camada inferior ela é vista como dado pela camada atual e, esta insere seu cabeçalho e envia esse “conjunto” de cabeçalhos+mensagem para a próxima camada. Esse processo se repete até que a Camada de Enlace seja atingida.

Neste ponto, além do cabeçalho referente à Camada de Enlace, também é adicionado um outro cabeçalho, denominado Trailer, que é um conjunto de informações que serão inseridas após os dados. Assim, o frame está pronto para ser transmitido. Então, na Camada Física são gerados sinais elétricos, por exemplo, que são os responsáveis pela transmissão deste frame até o destino final.  Esse frame será “recebido” pela Camada de Enlace do destinatário.

Em seguida, o cabeçalho referente à Camada de Enlace será retirado e o que sobrar será enviado para a camada superior. Cada camada retira do frame o cabeçalho referente à mesma camada da origem, e esse processo é realizado até que a mensagem original chegue à Camada de Aplicação e, por fim, “apareça” na tela do computador de destino.

Na Figura 2 podemos ver que cada quadro colorido representa o cabeçalho de cada camada. Nesta figura foram implementadas apenas cinco camadas, que são as necessárias quando se fala de Internet:

 

Figura 2 – Exemplo de encapsulamento dos dados
Figura 2 – Exemplo de encapsulamento dos dados

 

Agora que foi explicado como é realizado o “transporte” de uma mensagem através das camadas, vamos explicar, resumidamente, qual é a função de cada uma delas:

  • Camada Física – esta camada descreve a tecnologia de transmissão dos dados, a pinagem dos conectores e os parâmetros técnicos e elétricos que devem ser cumpridos [4]. É nesta camada que ocorre o transporte dos dados representados por um conjunto serial de bits entre dois dispositivos [3], via um suporte de transmissão, que são os meios físicos. A camada Física não interpreta os dados; ela somente passa os dados para a Camada de Enlace [2].
  • Camada de Enlace – aqui é feita a detecção e correção de erros, controle do fluxo de dados e controle de acesso ao meio [1], por exemplo, quando há passagem de token. Isso significa que apenas terá direito de acessar o barramento quem possuir o token….isso garante que não haverá nenhuma colisão entre os pacotes que trafegam pelo barramento.
  • Camada de Rede – cuida da rota que os dados devem seguir e fazem um controle de congestionamento dos meios de transmissão [1].
  • Camada de Transporte – sua função é garantir que a transferência dos dados seja feita de forma segura e econômica, entre origem e destino [1].
  • Camada de Sessão – cuida da sincronização entre máquinas para que se possa fazer longas transferências de dados [1].
  • Camada de Apresentação – esta camada cuida do conteúdo dos dados, sendo possível alterá-los [1].
  • Camada de Aplicação – é nesta camada que é feita a interface entre a máquina e o usuário.

É isso aí. Agora que detalhes importantes foram explicados, poderemos partir para a explicação sobre Redes Industriais. Esse tema será, finalmente, tratado na última parte desta série.

Até mais!

 

Referência Bibliográficas:

[1] ALBUQUERQUE, P. U. B., ALEXANDRIA, A. R. (2009). Redes Industriais – Aplicações em Sistemas Digitais de Controle Distribuído. Ensino Profissional Editora.
[2] BERGE, J. (2002). Fieldbuses for Process Control: Engeneering, Operation and Maintenance. ISA – The Instrumentation, Systems and Automation Society, 2002.
[3] TANEMBAUM, A. S., STEEN, M. V. (2002). Distributed Systems – Principles and Paradigms. Prentice Hall, 2002.
[4] Profibus Installation Guideline for Commissioning. Version 1.0.2. November 2006.
[5] TEOTÔNIO, I. D.. http://www.slideshare.net/italodiego12/13-encapsulamento-camadas-osi. Acesso realizado em: 29 de maio de 2012.

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41 Comentários
  1. marcos Diz

    Muito bom. Parabens.

    1. Rafaela Souza Diz

      Oi Marcos,

      Obrigada.

      🙂

  2. Thiago Alonso Diz

    Bom trabalho!!!
    Parabéns Rafaela!!

    1. Rafaela Souza Diz

      Muito obrigada Thiago.

      🙂

  3. jorge pulito Diz

    Muito bom Rafa…
    Até que fim um blog que fala o que é Automação de verdade…

    1. Rafaela Souza Diz

      Oi Jorge,

      Obrigada.

      🙂

  4. Aaron de Souza Diz

    Boa noite Rafaela!

    Nós é que agradecemos você!

    Trabalho como Eletricista de Manutenção e sou recém formado técnico em Instrumentação Industrial. Acessar seu blog já é a primeira coisa que faço ao chegar do trabalho. Estou gostando muito!

    Parabéns pela iniciativa!

    Obrigado!
    Aaron de Souza.

    1. Rafaela Souza Diz

      Oi Aaron, bom dia

      Q bom que está gostando. Todos nós do grupo ficamos mto felizes de saber isso.

      Obrigada

      🙂

  5. Jardelucio Araujo Diz

    Excelente!!!Parabenss!!!!

    1. Rafaela Souza Diz

      Muito obrigada Jaderlucio.

      🙂

  6. Paulo Cesar Diz

    PArabens Rafaela.simples e objetivo como deve ser

    1. Rafaela Souza Diz

      Obrigada Oaulo.

      🙂

  7. Rodrigo Silva de Moraes Diz

    Boa noite Rafaela!!!!!!!!!!!!
    Esta foi a melhor explicação sobre protocolo de redes que já vi.
    Muito obrigado por abrir minhas ideias.
    Estou ansioso pelo próximo post.
    Um abraço!!!

    1. Rafaela Souza Diz

      Obrigada Rodrigo.

      🙂

  8. Marcos V. Ribeiro Diz

    Obrigado pela continuação…. Sucesso

    1. Rafaela Souza Diz

      Oi Marcos,

      Obrigada você por acompanhar o blog.

      🙂

  9. Cleber de Almeida Diz

    Legal! Me mande mais artigos sobre automação e instrumentação industrial e comercial. Agradeço os serviços prestados desde já, parabenizo pelo artigo e desejo muito sucesso.

    1. Rafaela Souza Diz

      Oi Cleber,

      Muito obrigada. Vou mandar os artigos que você pediu no seu email.

      🙂

      1. Cleber de Almeida Diz

        Rafaela, Bom dia! Eu que agradeço.

  10. Alan Kardec Diz

    Boa iniciativa. Parabéns!

    1. Rafaela Souza Diz

      Obrigada Alan.

      🙂

  11. Luiz Arruda Diz

    Rafaela, parabéns pelos Artigos. Teria me enviar esses artigos?

    1. Rafaela Souza Diz

      Oi Luiz, td bem?

      Você pode se cadastrar do lado direito aqui da tela pra receber as newsletters por email. Sempre que algum artigo for publicado, você receberá.

      Obrigada por acompanhar o blog.

      🙂

      1. Rafaela Souza Diz

        Luiz,

        Os três artigos sobre Redes Industriais, já publicados, eu enviei no seu email.

        🙂

  12. JOSE CLAUDIO Diz

    Galera tem link com video complementando o conteudo da colega.
    Rafa, sera que voce não tem exemplo para interligação de conectores e cabos usados na camada Física.

    1. Rafaela Souza Diz

      Oi José Claudio,

      É uma idéia legal para os próximos posts. Vou escrever sobre isso.

      Obrigada

      🙂

  13. JOSE CLAUDIO Diz
  14. Anderson Diz

    Oi Rafaela, sou técnico em instrumentação e estou indicando aos meus colegas esse site maravilhoso. Parabéns pelo conteúdo das informações, pela linguagem fácil, esclarecedora e rápida de se aprender. Sucesso.

    1. Rafaela Souza Diz

      Oi Anderson,

      Muito obrigada pelo apoio e por ter gostado do nosso blog.

      🙂

  15. Marcos Vinícius Vieira Correa Diz

    Oi Rafaela, seus posts são muito bons. Mais tarde vou ler a parte 3. Depois queria tirar umas dúvidas com vc.

    1. Rafaela Souza Diz

      Oi Marcos,

      Obrigada

      Pode mandar as dúvidas para meu email: rafaela@automacaoindustrial.info

      🙂

  16. HERMANO Diz

    PARABÉNS RAFAELA, PELOS ARTIGOS QUE SÃO DIDÁTICOS E PELA SUA INICIATIVA CONTINUE ASSIM!!!

    1. Rafaela Souza Diz

      Oi Hermano,

      Muito obrigada.

      🙂

  17. Carlos Alexandre Diz

    Bom Dia estou fazendo curso tecnico em automação industrial, leio todos os artigos que voces estão postando, espero aprender muito com voces e crescer profissionalmente ( eu tou com 2 meses 2 meio de curso ) quero aprender bastante aquii com voces muito obrigado .

    1. Rafaela Souza Diz

      Bom dia Carlos,

      Espero que nossos artigos te ajudem no seu aprendizado. Se quiser sugerir algum tema que esteja com dúvida, fique a vontade.

      Obrigada

  18. gilberto albertino Diz

    bom dia Rafaela! muito bom mesmo este seu trabalho,meus parabéns

    1. Rafaela Souza Diz

      Olá Gilberto,

      Muito obrigada.

  19. Gleison dos Santos Oliveira Diz

    Bom dia Rafaela,

    Primeiramente gostaria de parabenizá-la pela sua contribuição que é de muita valia para entendimento de vários conceitos. Mas, gostaria de fazer dois comentários se você não se importar:

    1) Protocolos de comunicação são padrões determinados de como a transferência de dados será feita entre o emissor e o receptor, ou seja, é como se fosse um acordo entre as duas partes sobre como eles vão trocar determinada informação. Então compará-lo como “meio de transporte” pode ser perigoso pois algumas pessoas podem confundir com o tipo de cabo utilizado na conexão entre dois pontos;

    2) O modelo OSI, como você comentou, é um modelo de referência. Você comentou também que o protocolo TCP/IP utiliza apenas 5 camadas, e não 7 como o OSI, mas o TCP/IP não “excluiu” as demais camadas, na verdade a camada de Transporte do TCP/IP agrega as funções de Transporte, Sessão e Apresentação do modelo OSI.

    Sou formando de Engenharia de Controle e Automação Industrial pelo Instituto Federal Fluminense – IFF e graduado em Sistemas de Informação com ênfase em redes de computadores.

    Espero ter contribuido de alguma forma com o blog, peço desculpas pela intromissão e parabenizo mais uma vez a iniciativa.

    1. Rafaela Souza Diz

      Oi Gleison,

      Muito obrigada pela sua contribuição.

      Aproveito para me desculpar com o pessoal que acompanha o blog por ter publicado informação errada.

      Fique a vontade para fazer correções e contribuir com o blog sempre que quiser.

      🙂

  20. Gênesis henrique Diz

    Muito bom ,Rafaela. Parabéns pelo blog.

  21. Filipe volz Diz

    Muito bom esses artigos, são resumidos o que os torna agradável de ler pois não é uma leitura cansativa!!