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Redes Industriais: qual tipo escolher?

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

Sobre o autor

DJP Automação
DJP Automação
A DJP possui 20 anos de experiência na área de automação industrial. Através do blog compartilha com você um pouco do conhecimento adquirido em todos esses anos, principalmente na área de CLPs, sensores e pneumática industrial.

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