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Os registradores utilizam 16 bits para codificar a informação. Estes 16 bits são enviados em dois bytes separados (HIGH BYTE e LOW BYTE).

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Figura 1.

O escravo repete o código da função indicando uma resposta normal. A quantidade de bytes especifica quantos itens estão sendo retornados.

O valor 63h é enviado como um byte no modo RTU (0110 01).

O mesmo valor enviado no modo ASCII necessita de dois bytes, mas são contabilizados como apenas um.

6 (011 0110) e 3 (011 01).

As respostas indicam: • Registro 40108: 02 2Bh = 5

• Registro 40109: 0 0h = 0

• Registro 40110: 0 63h = 9

Figura 12.

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Lançado em 1999, foi o primeiro protocolo aberto a usar ethernet e TCP-IP.

Desde que não há diferenças entre mestre e escravo, qualquer nó com uma porta

TCP pode acessar qualquer outro nó, possibilitando a implementação de comunicação ponto-a-ponto entre os antigos escravos.

A mensagem é encapsulada em um pacote TCP/IP. Os comandos são enviados por um cliente usando uma mensagem TCP/IP para a porta 502 de um servidor, que responde com o dado desejado encapsulado em um pacote TCP/IP.

O encapsulamento TCP não modificou a estrutura básica da mensagem original do Modbus. As diferenças estão na interpretação do endereço e na verificação de erro.

Figura 13.

No endereçamento, o campo do endereço do escravo foi substituído por um único byte chamado de Identificador único que pode ser usado para comunicação via dispositivos como gateways e briges que usam um único endereço IP para integrar vários dispositivos.

Não são usados os campos CRC ou LRC para verificação de erro. São usados os mecanismos semelhantes do já existentes do TCP/IP e protocolo Ethernet.

Ao usar pacotes TCP/IP, o modbus/TCP permite acesso remoto via a estrutura das redes corporativas e mesmo a Internet, o que pode ser uma vantagem e um risco. LAN e internet permitem operações remotas, mas requer que salvaguardas sejam usadas para prevenir acesso não autorizado.

O Modbus/TCP tem sido criticado por usar o “tedioso” protocolo TCP com suas intermináveis confirmações para iniciar uma sessão e verificar a integridade dos pacotes enviados.

Os críticos também chamam a atenção para a impossibilidade de priorização de mensagens, excesso de tráfego devido a impossibilidade de broadcasts e pelo indeterminismo.

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Analisando a figura, responda:

Qual a capacidade máxima de dispositivos escravos possíveis de existirem em uma rede MODBUS?

Qual a técnica de controle de acesso ao meio físico utilizado pelo padrão MODBUS?

Quais campos compõe a estrutura de uma mensagem (Frame) no padrão MODBUS. Desenhe esta estrutura.

Explique como inicia-se uma mensagem no padrão de comunicação MODBUS.

Quantos bits compõe o campo “Adress” da mensagem do padrão de comunicação MODBUS? Com estes bits é possível escrever qual faixa de endereços?

Cite o código e a sua descrição de pelo menos três funções no padrão de comunicação MODBUS.

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O protocolo Hart foi introduzido pela Fisher Rosemount em 1980. Hart é um acrônimo de “Highway Addressable Remote Transducer”. Em 1990 o protocolo foi aberto à comunidade e um grupo de usuários foi fundado.

A grande vantagem oferecida por este protocolo é possibilitar o uso de instrumentos inteligentes em cima dos cabos 4-20 mA tradicionais. Como a velocidade é baixa, os cabos normalmente usados em instrumentação podem ser mantidos. Os dispositivos capazes de executarem esta comunicação híbrida são denominados smart.

O sinal Hart é modulado em FSK (Frequency Shift Key) e é sobreposto ao sinal analógico de 4..20 mA. Para transmitir 1 é utilizado um sinal de 1 mA pico a pico na freqüência de 1200 Hz e para transmitir 0 a freqüência de 20 Hz é utilizada.

A comunicação é bidirecional.

Figura 14. Sinal Hart sobreposto ao sinal 4..20 mA

Este protocolo permite que além do valor da PV outros valores significativos sejam transmitidos como parâmetros para o instrumento, dados de configuração do dispositivo, dados de calibração e diagnóstico.

O sinal FSK é contínuo em fase, não impondo nenhuma interferência sobre o sinal analógico. A padronização obedece ao padrão Bell 202 Frequency Shift Keying.

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A topologia pode ser ponto a ponto ou multi drop. O protocolo permite o uso de até dois mestres. O mestre primário é um computador ou CLP ou multiplexador.

O mestre secundário é geralmente representado por terminais hand-held de configuração e calibração.

Deve haver uma resistência de no mínimo 230 ohms entre a fonte de alimentação e o instrumento para a rede funcionar. O terminal handheld deve ser inserido sempre entre o resistor e o dispositivo de campo conforme mostrado na Figura.

Figura 15. Conexão de uma entrada a um instrumento HART

O resistor em série em geral já é parte integral de cartões de entrada de controladores single loop e cartões de entrada de remotas e portanto não necessita ser adicionado. Outros dispositivos de medição são inseridos em série no loop de corrente, o que causa uma queda de tensão em cada dispositivo.

Para a ligação de dispositivos de saída a uma saída analógica, não é necessário um resistor de shunt.

Figura 16. Conexão de uma saída HART

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Figura 17. Protocolo HART com dois mestres Figura 18. Configurador HART: HPC301 e HP311 HART Pocket Interface

Figura 19. Terminal de calibração multifunção Fluke 744 e calibrador de loop de corrente Fluke 707 para instrumentos HART

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