Transcript SCADA_Modems_Novo - DCA

SUPERVISÃO E
CONTROLE
OPERACIONAL DE
SISTEMAS
Prof. André Laurindo Maitelli
DCA-UFRN
MODEMS
Conceitos
 Um sistema telefônico, um sistema de
comunicação por cabos ou sistemas de rádio não
podem transportar informações digitais sem
nenhuma distorção, devido à largura de banda
limitada;
 A largura de banda (diferença entre a freqüência
máxima e mínima permitidas) é tipicamente entre
300 Hz e 3.400 Hz para cabos telefônicos;
 Um dispositivo de conversão, chamado de
Modem (MOdulador/DEModulador) é necessário
para converter os sinais digitais em uma forma
analógica adequada para transmissão em uma rede
telefônica ou rádio;
Conceitos
 O modulador converte os sinais digitais
gerados pelo computador em sinais
analógicos adequados para transmissão a
longas distâncias, usando cabos ou sistema
de rádio;
 O demodulador recebe a informação
analógica e a converte para a forma digital
original,
gerada
pelo
computador
transmissor.
Conceitos
Tipos de Modem
• Existem basicamente dois tipos de Modem:
– Não-inteligentes: dependentes do computador
em que estão conectados;
– Inteligentes: possuem um microprocessador em
seu circuito, possuindo funções avançadas,
como discagem e resposta automática.
Modos de comunicação
• Pode ser síncrono ou assíncrono
• Síncrono:
– A comunicação síncrona usa uma sincronização entre
o emissor e o receptor, além da troca de informações;
– Durante a troca de informações, as duas atividades
simultâneas se fundem executando, na verdade, um
segmento compartilhado de código;
– Durante esse intervalo, elas ficam sincronizadas e livres
de quaisquer conflitos entre elas.
Modos de comunicação
• Assíncrono:
– Na comunicação assíncrona, a atividade de envio
encaminha suas informações independentemente de o
receptor estar ou não pronto para recebê-las;
– Após o envio das informações para seu destino, o
emissor continuará realizando suas tarefas normais;
– Se o receptor não estiver pronto para receber as
informações, estas serão colocadas em alguma fila onde
o receptor possa recuperá-las posteriormente.
Modos de Operação
• Os Modems podem operar nos seguintes
modos:
– Half-Duplex: é a transmissão de dados nos dois
sentidos da linha, mas um sentido de cada vez;
– Full-Duplex: é a transmissão de dados nos dois
sentidos da linha simultaneamente;
– Simplex: é a transmissão de dados em um único
sentido da linha.
Modos de Operação
Componentes de um Modem
Componentes de um Modem
• Receptor:
– Filtro e amplificador;
– Equalizador: minimiza o efeito de atenuações e
atrasos no sistema (sinal de treinamento
predefinido usado para sintonia);
– Demodulador: gera a cadeia de bits a partir do
sinal analógico;
– Descrambler (desembaralheador): retorna os
dados para a forma serial original;
– Decodificador de dados: a seqüência de bits é
produzida no formato RS-232;
Componentes de um Modem
• Transmissor:
– Codificador de dados: codifica a seqüência
serial de bits;
– Scramber (embaralhador): a cadeia de bits é
modificada para evitar cadeias longas de 0´s ou
1´s;
– Modulador: converte a cadeia de bits na forma
analógica apropriada ao técnica de modulação
utilizada;
Componentes de um Modem
• Transmissor:
– Amplificador: aumenta o sinal para o nível
apropriado à linha telefônica e faz o casamento
de impedâncias;
Técnicas de Modulação
• Modulação é o processo através do qual voz,
música, ou outro sinal são adicionados às ondas de
rádio produzidas por um transmissor;
• Basicamente, o processo de modulação modifica
as características do sinal do portador, que pode
ser representado como uma onda senoidal;
f (t) = A sin (2 π ft + cos φ)
• Técnicas de modulação mais comuns:
– ASK;
– FSK;
– PSK;
Técnicas de Modulação
• Modulação por Amplitude (ASK):
– A amplitude do sinal portador é variada
conforme a seqüência de bits de entrada;
– Usada para pequenas taxas de dados;
– Tem problema em distinguir sinal de ruído;
Métodos de Modulação
• Chaveando o deslocamento de freqüência
(FSK- frequency shift keying):
– Desloca a freqüência da portadora do
transmissor;
– Aloca freqüências diferentes para os níveis
lógicos 1 e 0 das mensagens binárias;
– É utilizada por modems operando em taxas
maiores que 300 bps no modo full-duplex e
maiores que 1.200 bps em modo half-duplex;
– O receptor usa um discriminador de freqüência
cujo limite é estabelecido na metade das duas
freqüências;
Métodos de Modulação
• Chaveando o deslocamento de fase (PSKphase shift keying):
– Varia o sinal portador pela fase;
– Forma em quadratura (4 fases – 0o, 90o, 180o e
270o);
Radio Modems
• São apropriados para substituir cabos ou como
backup de circuitos com cabos ou fibras óticas;
• Operam em freqüências entre 400 e 900 MHz;
• Protocolos: polling ou CSMA/CD.
Radio Modems
Interfaces RS-232/422/485
• São elementos chaves na transferência de
informações digitais entre as RTUs e os modems
(convertem informação digital em analógica);
• Um padrão de interface define os detalhes
elétricos e mecânicos que permitem a
comunicação entre equipamentos de diferentes
fabricantes;
• Os padrões foram desenvolvidos para o transporte
de dados digitais de um ponto para outro;
• O padrão RS-232 foi desenvolvido inicialmente
para conectar um equipamentos digitais a um
modem;
• O RS-232 é o mais popular padrão.
Interface RS-232
• É uma interface entre
equipamentos
terminais de dados (DTE) e equipamentos
de comunicação de dados (DCE)
empregando transferência serial de dados.
• Foi desenvolvido nos EUA em 1969 pelo
departamento de Engenharia da EIA
(Electronic Industries Alliance), em
cooperação com a Bell e grandes
fabricantes
de
equipamentos
de
comunicação, a fim de definir os
requerimentos da interface para conectar
dados ao sistemas telefônicos da Bell;
Interface RS-232
• O padrão RS-232 consiste de três partes:
– Características Elétricas dos Sinais:
• níveis de tensão, aterramento e circuitos associados;
– Características Mecânicas da Interface
• interface entre DTE e DCE;
– Descrição Funcional dos Circuitos de Interface:
• sinais de sincronização, sinais de controle usados na
interface;
Características Elétricas RS-232
DTE: transmite dados
pelo pino 2 e recebe pelo
pino 3;
DCE: transmite dados
pelo pino 3 e recebe pelo
pino 2;
Características Elétricas RS-232
• O padrão RS-232 define 25 conexões
elétricas, que são divididas em 4 grupos:
– Dados: pinos 2, 3 e 7;
– Controle: pinos 4 (RTS), 5 (CTS), 6 (DSR) e 20
(DTR);
– Sincronização;
– Funções secundárias especiais.
Pinagem RS-232
Pino
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Função
Terra de proteção
Transmissão de dados
Recepção de dados
Request to Send
Clear to Send
Data Set Read
Terra do sinal
Carrier Detect
Teste do modem
Teste do modem
Livre
Secondary Received Signal Detect
Secondary Clear to Send
Secondary Transmitted Data
Transmited Timing
Secondary Received Data
Received Timing
Livre
Secondary Request to Send
Data Terminal Ready
Signal Quality Detector
Ring Indicator
Data Rate Detector
Transmit Timing
Livre