Redes Industriais: qual tipo escolher?

Num cenário onde a troca de informações faz toda a diferença, as redes industriais se colocam em papel de destaque. Afinal, são elas as responsáveis por garantir o fluxo rápido e seguro dos dados.

Com toda a certeza, as redes industriais estão no centro das atenções quando o assunto é fábrica inteligente. Afinal, elas exercem um papel fundamental no contexto da quarta revolução industrial. De fato, a implantação de tecnologias como IIoT (Internet Industrial das Coisas), Big Data, Inteligência Artificial, entre outras, sequer é possível sem uma indústria conectada.

Portanto, é claríssima a importância das redes industriais e a necessidade de entendermos melhor cada um dos tipos existentes no mercado. Somente compreendendo o funcionamento dos protocolos e a forma como cada um deles transporta a informação, é possível fazer as escolhas corretas que resultarão na melhor performance. Mas, afinal, o que são redes industriais? Qual escolher? É justamente essas questões que procuraremos esclarecer para você neste artigo.

O QUE SÃO REDES INDUSTRIAIS

As redes industriais são protocolos usados para que os equipamentos e os componentes dos equipamentos (como os CLP’s, sensores e atuadores) troquem informações de forma ágil e segura. Cada tipo de rede conta com regras e características específicas para a transferência de dados. Da mesma forma, cada uma possui vantagens e desvantagens. Por isso, é fundamental saber escolher o tipo correto.

BENEFÍCIOS DE UTILIZAR REDES INDUSTRIAIS

Coletar, transmitir e analisar informações durante um processo produtivo é a base para a Indústria 4.0. Ou seja, fazendo isso, é possível aproveitar uma série de benefícios relacionados à quarta revolução industrial.

Da mesma forma, ao manipular tais informações corretamente através das redes industriais é possível extrair uma série de vantagens específicas. Segundo nossos parceiros da Balluff, são vantagens como:

• Redução nas instalações elétricas, eliminando uma infinidade de cabos centralizados em painel de ligação e viabilizando a instalação de devices diretamente em campo;
• Modularização de máquinas e equipamentos, trazendo vantagens na desmontagem, transporte e montagem quando necessário;
• Flexibilidade na ampliação e modificação, possibilitando que as máquinas envolvidas no processo possam se adequar em função da oscilação na demanda de produtividade;
• Diagnóstico em tempo real, possibilitando a identificação de falhas ou comportamento incomum ao processo, sinalização direto ao ponto em casos de manutenção, redução no tempo de setup e parada de máquina e gerenciamento remoto.

TIPOS DE REDES INDUSTRIAIS

Atualmente, o mercado conta com diversos protocolos e padrões de comunicação capazes de conectar toda a cadeia produtiva em apenas uma interface. Por exemplo, é possível disponibilizar informações em rede que vão do setpoint de um sensor de pressão em campo, até a disponibilidade do mesmo em estoque para uma possível substituição em caso de falha. Sendo assim, para aproveitar ao máximo os benefícios, é preciso muito conhecimento para escolher o tipo de rede/protocolo ideal. De fato, isso varia muito de acordo com a aplicação.

Nesse sentido, talvez você já tenha ouvido falar em Fieldbus. Trata-se de um termo genérico empregado para descrever tecnologias de comunicação industrial, abrangendo uma grande variedade de protocolos, como os citados abaixo, confira:

PROFIBUS

O Profibus é o protocolo padrão em redes de campo aberto. É aplicado em diversos processos devido a simplicidade de comissionamento, flexibilidade e baixo custo de aquisição. Sua estrutura permite a adição e remoção de até 32 estações sem o uso de repetidores, nem influência nas demais.

Dentro do protocolo PROFIBUS é possível identificar algumas variações, tais como:

PROFIBUS DP – Usada para transmissão de dados em alta velocidade entre sistemas de controle. Opera em meio físico RS-485, substituindo os sistemas convencionais 4 a 20 mA e HART.

PROFIBUS FMS – Ideal para resolver tarefas complexas entre CLPs’, comumente utilizado em nível de controle.

PROFIBUS PA – Ideal para dispositivos aplicados em campo, transmitindo informações como: temperatura, pressão, status, etc.

ETHERNET

A Ethernet surgiu na década de 60 e nada mais é que uma tecnologia de arquitetura de conexão de redes locais, onde os dispositivos são conectados de maneira física.

Na indústria, existem alguns tipos de rede Ethernet, como a Profinet, Ethernet/IP, Modbus e Ethercat.

PROFINET – O Profinet surgiu através da evolução do Profibus. Porém, não é baseado em meio físico serial, mas sim em Ethernet. Possibilita a comunicação entre os níveis gerenciais, supervisão, controle e dispositivos de campo. Ideal para aplicações em segurança industrial que demandam SIL3/CAT4. Certamente, uma das principais vantagens do Profinet é a verticalização das informações sem o uso de interfaces adicionais. Por ser baseada em Ethernet, permite o tráfego de um grande volume de dados em alta velocidade.

ETHERNET/IP – O protocolo ETHERNET/IP nada mais é do que a combinação de padrões já existentes, aliando tecnologias como Ethernet, Transmission Control Protocol (TCP) e Internet Protocol (IP).

ETHERCAT – Ideal para a instalação em ambientes híbridos. Por isso, é muito comum em plantas industriais de grande porte. Graça as grande possibilidade oferecidas em sua configuração remota, se destaca por proporcionar grande flexibilidade na instalação, substituição de componentes de rede e velocidade de comunicação. Além disso, possui custos de instalação menores em relação a Profinet.

MODBUS TCP – Sem dúvida, é um dos protocolos industriais mais usados. Principalmente por ser uma excelente e prática solução que possibilita até mesmo utilizar estruturas Ethernet já existentes. Além disso, outra vantagem do Modbus, é que ele conta com diversos conversores para outras redes, como a EtherNET/IP e Profibus.

CC-LINK

É um protocolo baseado no meio físico serial RS-485. Possibilita a troca de informações entre dispositivos instalados em campo e controladores, tais como CLP’s e SDCD’s, proporcionando o envio e recebimento de dados em taxas de transmissão na casa de 10Mbits/s.

Ainda dentro da família CC-LINK, é possível encontrar o CC-LINK IE FIELD. Ao contrário do CC-LINK serial, o mesmo é baseado no meio físico Ethernet, proporcionando ainda mais velocidade, fluxo e robustez no trânsito de dados, podendo atingir uma taxa de transmissão na casa dos 10Gbits/s.

INDÚSTRIA 4.0

Com o advento da Indústria 4.0, naturalmente estão surgindo novas necessidades e, com isso, novas tecnologias. Hoje, os dispositivos precisam cada vez mais enviar informações para nuvem de forma rápida e segura. Nesse sentido, destacam-se novas redes industriais que têm surgido, como é o caso da OPC/UA e da TSN.

OPC/UA

Ideal para sistemas digitais, permite uma transmissão segura das informações coletadas pelos sensores para a nuvem. Sua independência e flexibilidade torna esta rede perfeita para a Indústria 4.0. Além disso, a forma como transmite informações — através de um único protocolo —  praticamente elimina a necessidade de Fieldbus tradicionais, como os citados acima.

TSN

Assim como o PROFINET e EtherNet/IP, o TSN (Time Senstive Networking) confere à Ethernet a capacidade de trabalhar em tempo real. Assim como o OPC/UA, é muito eficiente na transmissão de dados para a nuvem

QUAL TIPO DE REDE ESCOLHER

Por fim, após ler todas essas definições sobre as redes industriais, você deve estar se perguntando como escolher a mais adequada para ser aplicada na sua máquina ou equipamento.

Sem dúvida, um item que determina em grande parte qual rede é a melhor escolha é o CLP. Afinal, este dispositivo controla boa parte da operação da máquina ou equipamento. Sendo assim, procure saber qual rede é a mais adequada de acordo com o CLP que irá utilizar. Aliás, caso queira saber como funciona um CLP, VOCÊ PODE CLICAR AQUI E LER ESTE ARTIGO.

No entanto, em geral, isso não é um problema para os CLP’s mais modernos como os fornecidos pela Wago. Já que eles são compatíveis com todos os protocolos de rede de campo (PROFIBUS) e padrões ETHERNET ( PROFIBUS, MODBUS, PROFINET, EtherCAT)

Fora isso, alguns fatores devem ser levados em conta, como:

• Tipo e distribuição dos pontos;
• Distância entre os pontos e o painel elétrico;
• Latência suportada no comando;
• Tecnologia de CLP adotada.

Fonte: Balluff

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ESTE POST FAZ PARTE DA CAMPANHA AGOSTO AZUL, idealizada pela DJP Automação e pela INDUSTRIAL 4.0 para conscientizar os empresários do ramo da indústria, sobre a importância estratégica em adotar as tecnologias da Indústria 4.0