Redes industriais: o que são e como funcionam?

4 de março de 2022

O alto fluxo de processos realizados diariamente em uma indústria demanda um controle preciso de informações e, para gerenciar esses processos com eficiência, a alternativa mais eficiente são as redes industriais.

“O cliente pode ter o carro da cor que quiser, contanto que seja preto.” Essas foram as palavras de Henry Ford em 1918. Entretanto, atualmente, o cenário é completamente diferente. Uma mesma linha de produção é capaz de produzir simultaneamente não somente carros com cores diferentes, mas também modelos distintos, com pacotes de acessórios dedicados e itens completamente personalizados – e ainda contar com tecnologias de ponta, como um setup mais eficiente, rastreabilidade de alto nível e adequação aos padrões de qualidade.

É inegável que a demanda por automação industrial vem ganhando cada vez mais relevância no concorrido mercado brasileiro, envolvendo desde o pequeno empresário, passando por empresas já consolidadas no mercado nacional, até o topo da cadeia – onde estão os grandes players multinacionais. Essa demanda está associada a diferentes aspectos que regem o segmento, como: velocidade no processamento de dados, gerenciamento de inúmeras variáveis de processos, e aumento dos níveis de produtividade, qualidade e flexibilidade.

Essa constante evolução vem despertando nos gestores a necessidade de informações em tempo real, exigindo sinergia entre os dados reportados e a tomada de decisão. O conceito de redes industriais proporciona justamente essa agilidade necessária.

Entendendo as redes industriais

As redes industriais são uma forma de automação industrial que consiste em protocolos de comunicação utilizados por computadores, máquinas, atuadores, sensores, interfaces e outros equipamentos.

Elas permitem que esses dispositivos transmitam informações e compartilhem dados entre si de forma ágil e confiável, propiciando a supervisão e o gerenciamento eficientes dos processos.

Isso porque, quando manipulados corretamente, os dados obtidos e distribuídos durante o processo produtivo asseguram a extração de relatórios gerenciais não só do processo em si, mas também das arquiteturas individuais que o compõem – transformando informações binárias em parâmetros extremamente relevantes, mensuráveis e estatísticos.

Como um dos pilares mais significativos dentro da automação, as redes industriais têm o papel de compor a parcela faltante do segmento, proporcionando benefícios como:

  • Redução nas instalações elétricas: reduz a quantidade de cabos centralizados em um painel de ligação e promove a instalação de devices diretamente em campo;
  • Modularização de máquinas e equipamentos: traz vantagens à desmontagem, ao transporte e à montagem quando necessária;
  • Flexibilidade na ampliação e modificação: permite que as máquinas envolvidas no processo se adequem às oscilações na demanda da produtividade;
  • Diagnóstico em tempo real: garante a identificação de falhas e comportamentos incomuns no processo, a sinalização precisa em casos de manutenção, a redução no tempo de setup e parada de máquina, além do gerenciamento remoto.

Atualmente, o mercado nacional conta com as mais variadas topologias de rede, bem como diversos protocolos e padrões de comunicação capazes de conectar desde o setpoint de um sensor de pressão em campo, até a disponibilidade do mesmo em estoque para uma possível substituição em caso de falha – ou seja, em apenas uma interface, é possível ter o controle total.

Contudo, cabe ao responsável identificar qual o tipo de rede/protocolo melhor atende sua aplicação. Vamos falar sobre algumas redes e suas características:

PROFIBUS

Módulos de rede para Profibus (módulos do distribuidor)

O protocolo PROFIBUS é um padrão de rede de campo aberto. Sua interface permite ampla aplicação em processos devido à simplicidade de comissionamento e flexibilidade e ao baixo custo de aquisição.

A estrutura do barramento admite a adição e a remoção de estações sem influência nas demais, possibilitando o uso de até 32 estações sem repetidores.

Dentro do protocolo PROFIBUS, é possível identificar algumas variações:

  • PROFIBUS DP: Solução para transmissão de dados em alta velocidade entre sistemas de controle, operando em meio físico RS-485 e substituindo os sistemas convencionais 4 a 20 mA e HART;
  • PROFIBUS FMS: Ampla solução capaz de resolver tarefas complexas entre CLPs, comumente utilizado em nível de controle;
  • PROFIBUS PA: Solução com alto custo-benefício para dispositivos aplicados a nível de campo, transmitindo informações de processo, como temperatura, pressão, status etc.

PROFINET

Módulos de rede para Profinet (módulos do distribuidor)

O protocolo PROFINET foi um protocolo que surgiu por meio da evolução do PROFIBUS, porém não é baseado em meio físico serial, mas sim em Ethernet.

O PROFINET viabiliza a comunicação entre os níveis gerenciais, a supervisão e o controle e dispositivos de campo, sendo um protocolo que assegura aplicações em segurança industrial que demandam SIL3/CAT4.

Como uma das principais vantagens do uso da rede PROFINET podemos destacar a verticalização das informações sem o uso de interfaces adicionais e a viabilização de tráfego de um grande volume de dados em alta velocidade.

Ethernet/IP

Módulos de rede para Ethernet/IP (módulos do distribuidor)

O protocolo Ethernet/IP foi desenvolvido a partir do Common Industrial Protocol (CIP™) – que é um conjunto de padrões abertos que todas as empresas de automação devem manter – e, por isso, alia as tecnologias Ethernet, Transmission Control Protocol (TCP) e Internet Protocol (IP).

Módulo de rede para CC-Link (módulo do distribuidor)

O CC-LINK é um protocolo baseado no meio físico serial RS-485, que possibilita a troca de informações entre dispositivos instalados em campo e controladores, como CLPs e SDCDs, proporcionando o envio de recebimento de dados em taxas de transmissão na casa de 10 Mbits/s.

Ainda dentro da família CC-LINK, é possível encontrar a linha CC-LINK IE FIELD – que é baseada no meio físico Ethernet e possui ainda mais velocidade e robustez no trânsito de dados, podendo atingir uma taxa de transmissão na casa dos 10 Gbits/s.

A importância das redes industriais para a indústria 4.0

No cenário da indústria 4.0, usuários e máquinas trocam informações constantemente, e esse alto volume de dados percorre caminhos na horizontal e verticalmente – para que haja a interoperabilidade dos diferentes processos.

Logo, para que o conceito se concretize, é necessário contar com uma infraestrutura adequada e um sistema de segurança robusto, além de realizar a conexão com a Internet das Coisas (IoT).

Diante desse contexto, as redes industriais são adaptadas especificamente para atender a elevada demanda de compartilhamento de dados. Isso significa que elas devem ser ágeis, acuradas, corresponderem aos níveis hierárquicos e permitirem escalabilidade – tendo em vista o constante crescimento das empresas.

A atuação da Balluff

Alinhado com os princípios da Indústria 4.0 e os demais pilares que regem o desenvolvimento da indústria, a Balluff fornece soluções em redes industriais nos protocolos PROFINET, PROFIBUS, Ethernet/IP, ETHERCAT, DEVICENET, CC-LINK e CC-LINK IE FIELD.

Os módulos Balluff disponíveis nesses protocolos atuam como mestre de rede quando gerenciados por CLP, viabilizando a substituição dos cartões de expansão – sejam eles de entrada e saídas discretas ou analógicas, rede, e demais soluções de mercado.

Além de custos viáveis em relação a cartões de expansão para CLP, os módulos possuem um alto índice de proteção (IP20 até IP69K), viabilizando a instalação diretamente em campo e dispensando o uso de painéis elétricos ou caixas de isolamento. Os módulos Balluff também dispõem da tecnologia IO-Link, proporcionando uma melhor coleta de dados e diagnósticos, agregando confiabilidade, qualidade e tecnologia à sua empresa.

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No geral, as redes industriais colaboram com o desenvolvimento da indústria, agregando mais valor ao produto, proporcionando diagnósticos em tempo real, garantindo flexibilidade, a ponto de se adequar às curvas de demanda, e possibilitando um controle maior do processo, do início ao fim, na palma da sua mão.

Seus fundamentos são extremamente vitais para o desenvolvimento de uma indústria perene e com diretrizes que vão de encontro aos princípios da Indústria 4.0.

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