PORTAL DA CONECTIVIDADE INDUSTRIAL

Redes industriais são sistemas de comunicação que permitem que dispositivos eletrônicos, máquinas e equipamentos em ambientes industriais se comuniquem entre si para automatizar e controlar processos. Essas redes são usadas em diversos setores da indústria, como automotivo, químico, alimentício, farmacêutico, entre outros. As redes industriais podem incluir sensores, atuadores, controladores programáveis (CPs), dispositivos de entrada e saída, sistemas de visão, entre outros componentes, que se comunicam usando protocolos de comunicação específicos. As redes industriais podem ter topologias diferentes, como estrela, malha, anel etc. A principal vantagem das redes industriais é a possibilidade de monitorar e controlar processos industriais de maneira mais eficiente, segura e confiável, o que pode levar a uma maior produtividade, eficiência energética, qualidade do produto e redução de custos. As redes industriais também podem permitir a coleta de dados para análise e tomada de decisão em tempo real e fornecer informações valiosas para a manutenção preditiva e otimização de processos.

Distribuição dos protocolos na pirâmide de automação industrial

A pirâmide de automação industrial é um modelo conceitual que representa a hierarquia dos sistemas de automação industrial, em que cada camada serve a uma função específica. As camadas da pirâmide são:

Existem muitos protocolos industriais diferentes que são usados em cada camada da pirâmide de automação industrial, e alguns protocolos são usados em várias camadas. Aqui está uma referência cruzada de alguns protocolos industriais comumente usados e as camadas da pirâmide de automação industrial em que eles são tipicamente usados:

É importante observar que esta não é uma lista exaustiva e que o uso de protocolos específicos pode variar dependendo da aplicação e da indústria. Além disso, alguns protocolos podem ser usados em várias camadas da pirâmide de automação industrial, e alguns dispositivos podem suportar vários protocolos para permitir a interoperabilidade entre diferentes sistemas.

Protocolos dos níveis superiores

Protocolos dos níveis superiores

Os protocolos mais utilizados nos níveis superiores da pirâmide da automação são aqueles que permitem a comunicação entre sistemas de controle e supervisão. Aqui estão alguns dos principais protocolos utilizados nos níveis superiores da pirâmide da automação:

Esses são apenas alguns dos principais protocolos utilizados nos níveis superiores da pirâmide da automação. A escolha do protocolo depende das necessidades específicas da aplicação, como os requisitos de segurança, escalabilidade e interoperabilidade.

Protocolos intermediários

Os protocolos mais utilizados nos níveis intermediários da pirâmide da automação são aqueles que permitem a comunicação entre dispositivos de campo e sistemas de controle. Aqui estão alguns dos principais protocolos utilizados nos níveis intermediários da pirâmide da automação:

Esses são apenas alguns dos principais protocolos utilizados nos níveis intermediários da pirâmide da automação. A escolha do protocolo depende das necessidades específicas da aplicação, como os requisitos de largura de banda, segurança, escalabilidade e interoperabilidade.

Protocolos dos níveis inferiores

Protocolos dos níveis  inferiores

Os protocolos mais utilizados nos níveis inferiores da pirâmide da automação são aqueles que permitem a comunicação entre dispositivos de campo, como sensores e atuadores, e sistemas de controle. Aqui estão alguns dos principais protocolos utilizados nos níveis inferiores da pirâmide da automação:

Esses são apenas alguns dos principais protocolos utilizados nos níveis inferiores da pirâmide da automação. A escolha do protocolo depende das necessidades específicas da aplicação, como os requisitos de largura de banda, segurança, escalabilidade e interoperabilidade.

Comparativo das tecnologias Fieldbus, Ethernet Industrial e Internet das Coisas

É possível classificar os protocolos industriais em três categorias amplas: Fieldbus, Ethernet Industrial e IoT.

É importante notar que essas categorias não são mutuamente exclusivas e que muitos protocolos industriais modernos incorporam elementos de mais de uma categoria.

Fieldbus

Os protocolos Fieldbus são um grupo de tecnologias de rede utilizadas para conectar dispositivos de campo em aplicações de automação industrial. Os protocolos Fieldbus foram desenvolvidos para permitir a comunicação em tempo real entre dispositivos de campo e sistemas de controle, o que é essencial para o controle de processos em aplicações industriais. Algumas das principais tecnologias Fieldbus incluem:

Essas são apenas algumas das tecnologias Fieldbus disponíveis. Cada tecnologia tem suas próprias vantagens e desvantagens, e a escolha do protocolo depende das necessidades específicas da aplicação.

Ethernet Industrial

O Ethernet é um protocolo de comunicação amplamente utilizado em sistemas de automação e controle industrial, e existem vários protocolos Ethernet industriais que são utilizados em diversas aplicações. Alguns dos protocolos Ethernet industriais mais comuns incluem:

Esses protocolos são amplamente utilizados em diversas aplicações industriais, incluindo manufatura, controle de processos, transporte e muito mais. A escolha do protocolo a ser utilizado muitas vezes depende dos requisitos específicos da aplicação, como taxas de transferência de dados, velocidade de comunicação e desempenho em tempo real.

Internet das Coisas

Existem vários protocolos utilizados em IoT, cada um com suas próprias características e usos específicos. Aqui estão alguns dos principais protocolos:

Esses são apenas alguns dos principais protocolos utilizados em IoT. A escolha do protocolo depende das necessidades específicas da aplicação, como os requisitos de largura de banda, segurança, eficiência energética e escalabilidade.

Protocolos Fieldbus

Os protocolos Fieldbus são utilizados em sistemas de automação industrial para permitir a comunicação entre dispositivos de campo e um controlador central. Esses protocolos têm algumas características gerais em comum:

Em resumo, os protocolos Fieldbus são caracterizados por sua comunicação digital bidirecional, configuração fácil, suporte a vários dispositivos, controle distribuído e variedade de protocolos disponíveis. Essas características tornam os protocolos Fieldbus uma escolha popular para sistemas de automação industrial em todo o mundo.

Protocolos FieldComm

Profibus DP/PA

IO-Link

O protocolo IO-Link é um protocolo de comunicação de barramento de campo que é usado principalmente em aplicações de automação industrial para a comunicação entre sensores e atuadores. Ele permite a comunicação bidirecional entre dispositivos de campo e sistemas de controle, usando uma conexão digital.

O IO-Link é projetado para ser simples e fácil de usar. Ele usa cabos de 3 fios, que incluem uma linha de dados, uma linha de alimentação e uma linha de terra. Os dispositivos IO-Link podem ser conectados em série, sem a necessidade de cabos adicionais ou dispositivos de junção.

Uma das principais características do IO-Link é sua capacidade de fornecer informações detalhadas sobre os dispositivos de campo conectados. Os dispositivos IO-Link possuem identificadores únicos, que permitem que o sistema de controle identifique e configure automaticamente o dispositivo quando ele é conectado. Além disso, o IO-Link permite que os dispositivos de campo forneçam informações adicionais, como status de operação, dados de diagnóstico e parâmetros de configuração.

O IO-Link é compatível com diferentes tipos de dispositivos de campo, como sensores, atuadores, válvulas e medidores. Ele suporta diferentes tipos de dados, incluindo sinais digitais, analógicos e pulsos.

O protocolo IO-Link é projetado para ser interoperável e escalável. Ele suporta taxas de transferência de dados de até 230,4 kbps e pode ser usado em redes de campo maiores, como ProfiNet e EtherCAT. O IO-Link também é compatível com diferentes níveis de segurança, incluindo a criptografia de dados e a proteção contra acesso não autorizado.

Em resumo, o protocolo IO-Link é uma solução de comunicação de campo simples e versátil que permite a comunicação bidirecional entre dispositivos de campo e sistemas de controle. Ele oferece uma ampla gama de recursos, como identificação automática de dispositivos, dados de diagnóstico e configuração, e é projetado para ser escalável e interoperável.

CANopen

O protocolo CANopen é um protocolo de comunicação em rede de alto nível baseado em barramento CAN (Controller Area Network). É amplamente utilizado em sistemas de automação industrial, equipamentos médicos e outras aplicações que exigem comunicação em rede confiável e robusta.

O protocolo CANopen define um conjunto de serviços de comunicação que permitem que dispositivos de rede se comuniquem entre si. Ele usa uma abordagem cliente-servidor, em que um dispositivo (cliente) envia uma solicitação para outro dispositivo (servidor), que responde com uma mensagem. As mensagens CANopen podem ser usadas para ler ou escrever dados em dispositivos de campo, como sensores e atuadores, ou para controlar dispositivos de rede.

O protocolo CANopen usa um formato de mensagem compacto e eficiente, com campos de dados de tamanho fixo, o que o torna altamente escalável. Ele suporta uma ampla variedade de tipos de dados, incluindo números inteiros, números de ponto flutuante e dados de texto. Além disso, o protocolo CANopen oferece recursos avançados de diagnóstico e gerenciamento de erros para garantir a integridade da comunicação em rede.

O protocolo CANopen é altamente configurável e pode ser adaptado para atender às necessidades específicas de uma ampla variedade de aplicações. Ele é amplamente usado em sistemas de controle de movimento, robótica, sistemas de posicionamento, sistemas de gerenciamento de energia e outras aplicações de automação industrial.

Em resumo, o protocolo CANopen é um protocolo de comunicação em rede de alto nível baseado em barramento CAN. Ele usa uma abordagem cliente-servidor e define um conjunto de serviços de comunicação eficientes e escaláveis para dispositivos de rede. O protocolo CANopen é altamente configurável e é amplamente utilizado em sistemas de automação industrial e outras aplicações que exigem comunicação em rede confiável e robusta.

AS-interface

O AS-Interface (AS-i) é um protocolo de comunicação de rede usado em sistemas de automação industrial. Ele é amplamente utilizado para conectar dispositivos de campo, como sensores e atuadores, a um controlador programável (PLC) ou outro dispositivo de controle.

O protocolo AS-i usa um barramento de dois fios, no qual um cabo é usado para fornecer energia e comunicação para todos os dispositivos conectados. Isso torna a instalação rápida e fácil, e o custo de cabos e conexões é significativamente reduzido.

O protocolo AS-i é caracterizado por ser simples e robusto. Ele utiliza um formato de mensagem curta, que é otimizado para desempenho em tempo real, e fornece um mecanismo de detecção de erro robusto que permite detectar e corrigir erros de comunicação.

O AS-i oferece suporte a uma ampla variedade de dispositivos de campo, incluindo sensores, atuadores, interruptores de fim de curso e dispositivos de segurança. Ele também suporta a transmissão de dados de diagnóstico e status, o que ajuda os usuários a monitorar e manter os dispositivos de campo de maneira eficiente.

O protocolo AS-i é altamente escalável e pode ser facilmente integrado com outros sistemas de comunicação, como o Profibus e o Profinet. Isso o torna uma solução ideal para aplicações de automação industrial em que a flexibilidade, a eficiência e a facilidade de instalação são importantes.

Em resumo, o protocolo AS-i é um protocolo de comunicação de rede usado em sistemas de automação industrial. Ele é caracterizado por ser simples, robusto e altamente escalável, e é amplamente utilizado para conectar dispositivos de campo a um controlador programável ou outro dispositivo de controle. O protocolo AS-i oferece uma solução de baixo custo para instalações de comunicação em rede em ambientes industriais e pode ser facilmente integrado com outros sistemas de comunicação.

DeviceNet

DeviceNet é um protocolo de rede industrial que foi desenvolvido pela empresa Allen-Bradley (agora parte da Rockwell Automation) em 1994. Ele foi projetado para permitir a comunicação de dispositivos em rede, como sensores, atuadores e outros dispositivos de campo.

DeviceNet utiliza a topologia de rede de barramento linear, na qual cada dispositivo é conectado a um único cabo de rede. O cabo é conectado a um dispositivo de entrada/saída chamado "scanner", que é responsável por transmitir e receber mensagens entre os dispositivos na rede.

As mensagens DeviceNet são transmitidas em uma taxa de transferência de dados de até 500 kbps e podem ser enviadas em modo explícito ou implícito. As mensagens explícitas são usadas para trocar dados específicos entre os dispositivos, como informações de configuração ou estado. Já as mensagens implícitas são usadas para controlar dispositivos de campo, como sensores e atuadores.

DeviceNet também suporta recursos de diagnóstico e monitoramento, permitindo que os usuários monitorem o status de cada dispositivo na rede e detectem problemas de comunicação ou falhas no dispositivo. Além disso, o protocolo DeviceNet pode ser facilmente integrado a outros sistemas de controle, como o ControlNet ou o Ethernet Industrial.

Em resumo, o protocolo DeviceNet é uma tecnologia de rede industrial comumente usada para interconectar dispositivos de campo em ambientes de automação industrial. Ele é caracterizado por uma topologia de barramento linear, mensagens explícitas e implícitas, recursos de diagnóstico e monitoramento e facilidade de integração com outros sistemas de controle.

Modbus RTU

O protocolo Modbus RTU é um protocolo de comunicação serial amplamente utilizado em aplicações de automação industrial. Ele é usado para permitir a comunicação entre dispositivos de campo, como sensores e atuadores, e sistemas de controle, como CLPs (Controladores Lógicos Programáveis) ou PCs.

O Modbus RTU é um protocolo baseado em caracteres e usa um formato de mensagem simples e compacto para transmitir dados. Ele é transmitido em formato binário e usa a codificação de caracteres ASCII ou RTU (Binary), sendo a última a mais comum em aplicações industriais. O protocolo Modbus RTU é conhecido por sua eficiência e simplicidade, além de ser compatível com uma ampla variedade de dispositivos e sistemas de controle.

O protocolo Modbus RTU usa a arquitetura cliente-servidor, em que um dispositivo de controle (cliente) envia solicitações para dispositivos de campo (servidores), que respondem com os dados solicitados. Cada mensagem Modbus RTU contém um endereço de dispositivo (endereço de nó) que identifica o dispositivo de campo a ser lido ou controlado, bem como um código de função que define a operação a ser realizada, como leitura ou gravação de dados.

As mensagens Modbus RTU também incluem um checksum (CRC) para garantir a integridade dos dados transmitidos. O tempo de resposta do dispositivo de campo é rápido, com tempos de ciclo típicos variando de algumas dezenas de milissegundos a alguns segundos, dependendo da taxa de transmissão de dados.

O protocolo Modbus RTU pode ser implementado usando diferentes tipos de conexões seriais, como RS-232, RS-485 e RS-422. Ele suporta uma ampla variedade de tipos de dados, incluindo dados binários, números inteiros e números de ponto flutuante.

Em resumo, o protocolo Modbus RTU é um protocolo de comunicação serial amplamente utilizado em aplicações de automação industrial. Ele é conhecido por sua simplicidade e eficiência, além de ser compatível com uma ampla variedade de dispositivos e sistemas de controle. O protocolo Modbus RTU usa uma arquitetura cliente-servidor e usa um formato de mensagem simples e compacto para transmitir dados, com alta confiabilidade e baixa latência.

CC-Link

O protocolo CC-Link é um protocolo de comunicação serial usado em sistemas de controle e automação industrial para conectar dispositivos como PLCs, IHMs, sensores e atuadores em uma rede de comunicação.

O CC-Link foi desenvolvido pela Mitsubishi Electric Corporation em 1996 e atualmente é gerenciado pela CC-Link Partner Association (CLPA), que é uma organização sem fins lucrativos composta por mais de 3.000 empresas de todo o mundo.

O protocolo CC-Link é baseado em uma arquitetura mestre-escravo, na qual um controlador mestre, como um PLC, controla a comunicação com vários dispositivos escravos, como sensores e atuadores. Ele usa uma topologia em anel, na qual cada dispositivo é conectado em série com o próximo, formando um anel fechado.

A comunicação é realizada em alta velocidade, permitindo o controle em tempo real de dispositivos e processos industriais. Além disso, o CC-Link possui recursos de diagnóstico e monitoramento, o que permite que os dispositivos sejam facilmente gerenciados e solucionados problemas em caso de falhas na rede.

O CC-Link também é compatível com outros protocolos, como o CC-Link IE (Industrial Ethernet), que permite a integração de dispositivos de diferentes fabricantes em uma única rede.

Em resumo, o protocolo CC-Link é uma solução robusta e confiável para a comunicação em sistemas de controle e automação industrial, oferecendo alta velocidade, facilidade de diagnóstico e monitoramento, e compatibilidade com outros protocolos.

LON

A tecnologia LON é baseada nas seguintes ideias básicas: Avanços tecnológicos permitem componentes e controles cada vez menores e ao mesmo tempo mais inteligentes que podem ser usados em quase qualquer lugar. O controle central já não é mais necessário. Requisitos cada vez mais complexos para funções de controle e monitoramento devem ser divididos em subobjetos para que transparência e margem para variação sejam mantidas. A inteligência distribuída promove essa divisão. A pressão crescente de custos requer sistemas padronizados e modulares que possam ser construídos, expandidos ou modificados rapidamente e facilmente, e que dependam de infraestruturas existentes. Como resultado, as redes LON são caracterizadas por suas funções não serem controladas centralmente, mas cada nó distribuído ter inteligência livremente programável. O sistema de controle descentralizado mantém o sistema geral modular e flexível. Telegramas de sensores e controle são transmitidos em topologias de qualquer tipo e com os mais diversos meios. Suas informações de status e comando podem acionar ações em qualquer local e em qualquer participante dentro da rede LON. No campo da automação predial, por exemplo, controles de acesso, sistemas de aquecimento e iluminação podem se comunicar via LON. 

LON é um dos principais sistemas de automação predial. O LON é usado em todo o mundo e também é utilizado em aplicações industriais e para tarefas fora da automação predial.

A tecnologia LON é padronizada em todo o mundo como ISO/IEC 14908 - incluindo todos os diferentes meios de transmissão.

Protocolos Ethernet Industrial

Ethernet é uma tecnologia amplamente utilizada em redes locais (LANs) tanto em ambientes comerciais quanto industriais. O Ethernet industrial refere-se ao uso da tecnologia Ethernet em sistemas de automação e controle industrial, que possuem requisitos únicos em comparação com redes de escritórios tradicionais.

Aqui estão algumas características do Ethernet industrial:

No geral, as redes Ethernet industriais são projetadas para fornecer comunicação confiável, determinística e segura para aplicações de controle e automação industrial.

Ethernet/IP

Ethernet/IP é um protocolo de comunicação industrial amplamente utilizado que é usado para conectar e comunicar com diferentes tipos de dispositivos em um ambiente de automação industrial. É um protocolo de camada de aplicação baseado no Protocolo Industrial Comum (CIP) e utiliza Ethernet como camada física.

O Ethernet/IP permite a comunicação em tempo real entre dispositivos e é projetado para funcionar em uma ampla variedade de configurações industriais, incluindo sistemas de manufatura, controle de processos e sistemas de transporte. O protocolo é gerenciado pela ODVA (Open DeviceNet Vendors Association), uma organização internacional que define os padrões para o Ethernet/IP.

Algumas das principais características do Ethernet/IP incluem:

O Ethernet/IP é usado em uma variedade de aplicações industriais, incluindo controle de movimento, visão de máquina e robótica. Também é usado em indústrias como alimentos e bebidas, automotiva e farmacêutica.

Para usar o Ethernet/IP em um ambiente industrial, os dispositivos devem ser configurados com endereços IP e configurações de rede, e os dados que precisam ser trocados entre dispositivos devem ser definidos usando os serviços de mensagens apropriados.

O EtherNet/IP Safety é uma variante do protocolo EtherNet/IP que suporta comunicação segura entre dispositivos de segurança e controle em sistemas de automação industrial.

Profinet

Profinet é um protocolo de comunicação industrial amplamente utilizado para comunicação em tempo real em ambientes de automação industrial. É um protocolo baseado em padrões desenvolvido e gerenciado pela PROFIBUS & PROFINET International (PI), uma organização internacional que estabelece os padrões para o Profinet.

Profinet é baseado em Ethernet como camada física e suporta os protocolos TCP e UDP. O protocolo oferece comunicação rápida e confiável entre dispositivos e permite a troca de grandes quantidades de dados em tempo real. Profinet é projetado para funcionar em uma variedade de ambientes industriais, incluindo sistemas de manufatura, controle de processos e transporte.

Algumas das principais características do Profinet incluem:

Profinet é usado em uma variedade de aplicações industriais, incluindo controle de movimento, visão de máquina e robótica. Também é usado em setores como alimentos e bebidas, automotivo e farmacêutico.

Para usar o Profinet em um ambiente industrial, os dispositivos devem ser configurados com endereços IP e configurações de rede, e os dados que precisam ser trocados entre os dispositivos devem ser definidos usando os serviços de mensagens apropriados. O Profinet também suporta uma variedade de recursos de segurança, incluindo autenticação e criptografia, para ajudar a proteger as redes industriais contra acesso não autorizado e ameaças cibernéticas.

EtherCAT

EtherCAT é um protocolo de comunicação industrial baseado em Ethernet como camada física. É projetado para comunicação em tempo real em sistemas de automação e controle industrial e é gerenciado pelo EtherCAT Technology Group (ETG).

EtherCAT é um protocolo de alta velocidade que usa um método "processing on the fly" (POF) para reduzir o atraso na comunicação e aumentar o desempenho em tempo real do sistema. Isso permite que o EtherCAT alcance taxas de transferência de dados muito altas, com tempos de ciclo típicos de 100 microssegundos ou menos.

Algumas das principais características do EtherCAT incluem:

O EtherCAT é amplamente utilizado em indústrias como manufatura, controle de processos e sistemas de transporte. Também é usado em aplicações como controle de movimento, visão de máquina e robótica.

Para usar o EtherCAT em um ambiente industrial, os dispositivos devem ser configurados com endereços IP e configurações de rede, e os dados que precisam ser trocados entre os dispositivos devem ser definidos usando os serviços de mensagens apropriados. O EtherCAT também suporta uma variedade de recursos de segurança, incluindo autenticação e criptografia, para ajudar a proteger redes industriais contra acesso não autorizado e ameaças cibernéticas.

Em geral, o EtherCAT é um protocolo robusto e confiável que oferece comunicação em alta velocidade e desempenho em tempo real, tornando-o adequado para uma ampla variedade de aplicações industriais.

Powerlink

Powerlink é um protocolo de comunicação industrial baseado em Ethernet como camada física. Ele é projetado para comunicação em tempo real em sistemas de automação e controle industrial e é gerenciado pelo Grupo de Padronização Ethernet Powerlink (EPSG).

Powerlink é um protocolo de alta velocidade que usa um método de "processamento em tempo real" (POF) para reduzir o atraso de comunicação e aumentar o desempenho em tempo real do sistema. Isso permite que o Powerlink alcance taxas de transferência de dados muito altas, com tempos típicos de ciclo de 100 microssegundos ou menos.

Algumas das principais características do Powerlink incluem:

O Powerlink é amplamente utilizado em setores como manufatura, controle de processos e sistemas de transporte. Também é usado em aplicações como controle de movimento, visão de máquina e robótica.

Para usar o Powerlink em um ambiente industrial, os dispositivos devem ser configurados com endereços IP e configurações de rede, e os dados que precisam ser trocados entre os dispositivos devem ser definidos usando os serviços de mensagens apropriados. O Powerlink também suporta uma variedade de recursos de segurança, incluindo autenticação e criptografia, para ajudar a proteger as redes industriais contra acesso não autorizado e ameaças cibernéticas.

No geral, o Powerlink é um protocolo robusto e confiável que oferece comunicação de alta velocidade e desempenho em tempo real, tornando-o adequado para uma ampla variedade de aplicações industriais.

SERCOS

SERCOS (Serial Real-time Communication System) é um protocolo de comunicação industrial que é usado para controle em tempo real de sistemas de automação e movimento. Foi originalmente desenvolvido no início dos anos 1990 por um grupo de empresas de automação e agora é gerenciado pela organização de usuários SERCOS International.

SERCOS é um protocolo de alta velocidade baseado em fibra óptica que fornece comunicação determinística com tempos de ciclo tão baixos quanto 31,25 µs. É um protocolo mestre-escravo em que um controlador (mestre) se comunica com vários dispositivos (escravos) em uma única linha de comunicação. O protocolo suporta até 254 dispositivos em uma única rede, e o ciclo de comunicação pode ser sincronizado em todos os dispositivos da rede.

Algumas das principais características do SERCOS incluem:

SERCOS é amplamente utilizado em indústrias como manufatura, embalagem e robótica. É frequentemente utilizado em aplicações que requerem controle de movimento preciso, como máquinas CNC e braços robóticos.

Para usar SERCOS em um ambiente industrial, os dispositivos devem ser configurados com endereços de rede e parâmetros de comunicação, e os dados que precisam ser trocados entre dispositivos devem ser definidos usando os serviços de mensagem apropriados. O SERCOS também suporta uma variedade de recursos de segurança, incluindo autenticação e criptografia, para ajudar a proteger as redes industriais contra acesso não autorizado e ameaças cibernéticas.

No geral, SERCOS é um protocolo confiável e de alto desempenho que é bem adequado para aplicações industriais que exigem controle preciso e comunicação de alta velocidade.

Protocolos FieldComm

Modbus TCP

O protocolo Modbus TCP é uma variante do protocolo Modbus, que é um protocolo de comunicação serial amplamente utilizado em sistemas de automação industrial. O Modbus TCP é baseado em Ethernet e permite a transmissão de dados em tempo real entre dispositivos em uma rede local (LAN).

O protocolo Modbus TCP é projetado para fornecer comunicação de dados simples, rápida e confiável entre dispositivos em uma rede, como controladores lógicos programáveis (PLCs), sensores, atuadores, IHMs (interfaces homem-máquina), entre outros. Ele usa um modelo cliente/servidor, em que um dispositivo cliente faz uma solicitação ao servidor para acessar ou controlar um dispositivo específico.

O Modbus TCP é capaz de suportar altas taxas de dados, com velocidades de transmissão de até 100 Mbps, permitindo a transmissão rápida de grandes quantidades de dados. Ele também é projetado para ser facilmente configurável e fácil de usar, com muitas ferramentas disponíveis para ajudar na configuração e monitoramento de dispositivos.

O protocolo Modbus TCP é muito flexível e escalável, permitindo que os usuários adicionem ou removam dispositivos da rede com facilidade, sem comprometer o desempenho ou a confiabilidade da rede. Ele também suporta a interoperabilidade entre diferentes fabricantes, o que significa que dispositivos de diferentes fornecedores podem ser integrados em uma rede Modbus TCP sem problemas.

Em resumo, o protocolo Modbus TCP é uma tecnologia de rede avançada, projetada para fornecer comunicação confiável e em tempo real entre dispositivos em uma rede local. Ele é rápido, flexível e escalável, permitindo a fácil configuração e monitoramento de dispositivos, além de suportar a interoperabilidade entre diferentes fabricantes.

CC-Link IE

O CC-Link IE (Control & Communication Link Industrial Ethernet) é um protocolo de Ethernet industrial desenvolvido pela Mitsubishi Electric. Ele é projetado para permitir uma comunicação de alta velocidade e confiabilidade em sistemas de automação industrial, incluindo automação de fábricas, sistemas de controle de movimento e sistemas de controle de processo.

O CC-Link IE é um protocolo aberto, que pode ser implementado por qualquer fabricante de equipamentos de automação. Ele suporta comunicação em tempo real, com tempos de resposta de até 31,25 µs para cada nó da rede, permitindo o controle de alta precisão em sistemas de automação de fábrica. Além disso, ele utiliza a arquitetura de rede em anel redundante, que garante alta disponibilidade e tolerância a falhas em sistemas críticos.

O CC-Link IE suporta a comunicação de dados de alta velocidade, com taxas de transferência de até 1 Gbps. Ele também suporta a comunicação de dados não-cíclicos, permitindo que dispositivos de campo se comuniquem com sistemas de controle de nível superior, como sistemas MES (Manufacturing Execution System) e ERP (Enterprise Resource Planning).

O protocolo CC-Link IE é composto por duas partes: a camada de aplicação e a camada de transporte. A camada de aplicação define a estrutura e o formato dos dados que são transmitidos pela rede, enquanto a camada de transporte é responsável pelo controle de fluxo e pela gestão da comunicação.

Em resumo, o CC-Link IE é um protocolo de Ethernet industrial de alta velocidade e confiabilidade que permite a comunicação em tempo real em sistemas de automação industrial. Ele é amplamente utilizado em aplicações de automação de fábrica, controle de movimento e controle de processo em todo o mundo.

BACnet/IP

BACnet/IP é um protocolo de comunicação usado em sistemas de automação predial e HVAC (aquecimento, ventilação e ar condicionado) para fornecer interoperabilidade entre diferentes dispositivos e sistemas. Ele é baseado no protocolo BACnet, que é um protocolo aberto para comunicação em sistemas de automação predial.

O protocolo BACnet/IP utiliza o protocolo de internet (IP) para transportar pacotes de dados BACnet entre dispositivos. Ele permite que os dispositivos se comuniquem de maneira eficiente através de redes IP, incluindo redes locais (LANs) e redes de longa distância (WANs).

Os recursos do BACnet/IP incluem suporte para endereçamento de dispositivos baseado em IP, gerenciamento de dispositivos, detecção de dispositivos, controle de dispositivos, monitoramento e alarmes. Ele também suporta a transferência de arquivos entre dispositivos.

O protocolo BACnet/IP permite que diferentes sistemas de automação predial, como sistemas de controle de temperatura, iluminação e segurança, sejam integrados em um sistema abrangente de gerenciamento predial. Ele fornece uma solução escalável e flexível para sistemas de automação predial e pode ser usado em edifícios de vários tamanhos e complexidades.

Ethernet-APL

A Ethernet-APL (Advanced Physical Layer) é uma tecnologia de rede que foi desenvolvida especificamente para atender às necessidades de aplicações de automação industrial em ambientes adversos. É baseada na Ethernet padrão (IEEE 802.3), mas utiliza um cabeamento diferente e uma camada física (PHY) especializada para suportar distâncias maiores e operação confiável em ambientes com ruído elétrico, interferência eletromagnética e condições extremas de temperatura e umidade.

O cabo da Ethernet-APL é baseado na tecnologia de cabo de par trançado com blindagem (STP), mas com uma blindagem adicional para proteger contra interferência eletromagnética. O cabo pode ser instalado em distâncias elevadas sem a necessidade de repetidores, o que torna a Ethernet APL ideal para uso em grandes instalações industriais.

A Ethernet-APL também utiliza uma camada física especializada que suporta comunicações de alta velocidade e tolerância a falhas. Essa camada física permite que os dispositivos de automação industrial se comuniquem com eficiência e confiabilidade, mesmo em ambientes hostis.

Protocolos Internet Industrial das Coisas (IIoT)

Existem vários protocolos usados na Internet Industrial das Coisas (IIoT), e cada um tem suas próprias características e áreas de aplicação. Abaixo, estão listados alguns dos principais protocolos utilizados na IIoT:

Esses são apenas alguns dos principais protocolos usados na Internet Industrial das Coisas. Cada protocolo tem suas próprias vantagens e desvantagens, e a escolha do protocolo adequado depende da aplicação e dos requisitos específicos do sistema.

MQTT

O protocolo MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) é um protocolo de mensagens leve e eficiente, projetado para conectar dispositivos IoT (Internet das Coisas) a aplicações em nuvem. O MQTT é baseado no modelo de publicação/assinatura e usa um servidor intermediário (broker) para rotear as mensagens entre os dispositivos e as aplicações.

O MQTT foi projetado para ser leve e eficiente, permitindo que dispositivos com recursos limitados, como sensores e atuadores, possam se comunicar com aplicações em nuvem sem consumir muitos recursos de rede ou energia. O protocolo é ideal para aplicações em que a largura de banda é limitada ou a conexão pode ser intermitente.

O MQTT funciona com dois tipos de entidades: os dispositivos, que enviam e recebem as mensagens, e o broker, que roteia as mensagens entre os dispositivos e as aplicações. O MQTT usa o modelo de publicação/assinatura para enviar as mensagens, em que os dispositivos publicam as mensagens em um tópico (topic) específico e as aplicações se inscrevem nesse tópico para receber as mensagens.

O MQTT é baseado em um modelo TCP/IP, que define as conexões entre o broker e os dispositivos. O protocolo define três níveis de qualidade de serviço (QoS) para garantir a entrega confiável das mensagens: QoS 0 (entrega no máximo uma vez), QoS 1 (entrega pelo menos uma vez) e QoS 2 (entrega exatamente uma vez). O nível de QoS é definido pelo dispositivo que publica a mensagem e pode ser ajustado conforme necessário.

O protocolo MQTT tem uma ampla gama de aplicativos em IoT, como monitoramento e controle de processos industriais, monitoramento de saúde, gestão de energia, automação predial, entre outros. Ele é suportado por uma grande variedade de plataformas, linguagens de programação e dispositivos, tornando-o um dos protocolos mais populares para a Internet das Coisas.

OPC UA

OPC (OLE for Process Control) é um conjunto de protocolos e padrões de comunicação que permitem a troca de dados entre dispositivos de automação industrial, sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) e sistemas de gerenciamento de dados. Abaixo estão alguns dos principais protocolos OPC:

Os protocolos OPC permitem que os dispositivos de automação industrial se comuniquem com sistemas de gerenciamento de dados e sistemas SCADA, permitindo a monitoração e controle de processos em tempo real. Eles são amplamente utilizados em indústrias como petróleo e gás, energia, manufatura, farmacêutica e muitas outras.

Protocolos CSA

A Connectivity Standards Alliance (anteriormente conhecida como Zigbee Alliance) é uma organização global sem fins lucrativos que promove a interoperabilidade de dispositivos IoT (Internet das Coisas) por meio do desenvolvimento e adoção de padrões abertos de comunicação sem fio. Abaixo estão alguns dos principais protocolos de comunicação desenvolvidos pela Connectivity Standards Alliance:

Esses são apenas alguns exemplos dos principais protocolos de comunicação desenvolvidos pela Connectivity Standards Alliance. A organização continua a desenvolver novos padrões e protocolos para atender às necessidades em constante evolução das aplicações IoT.

LORA

O protocolo LORA (Long Range) é uma tecnologia de comunicação sem fio desenvolvida pela empresa Semtech que utiliza modulação de espectro expandido para transmitir dados a longas distâncias com baixo consumo de energia.

O protocolo LORA utiliza uma técnica de modulação chamada de modulação em espalhamento espectral (spread spectrum), que espalha o sinal em uma largura de banda muito maior do que o necessário para transmitir os dados. Isso permite que o sinal seja transmitido em uma frequência mais baixa, o que aumenta o alcance e a eficiência energética da comunicação.

O LORA utiliza uma banda de frequência livre de licença em torno de 868 MHz (na Europa) ou 915 MHz (na América do Norte), o que permite que os dispositivos possam ser usados sem a necessidade de pagar taxas ou obter licenças de operação. Além disso, a tecnologia permite que os dispositivos sejam operados em modo "ultra baixa potência", o que possibilita uma vida útil de bateria de anos.

O protocolo LORA é frequentemente utilizado em aplicações de Internet das Coisas (IoT), onde dispositivos precisam transmitir dados em longas distâncias e com baixo consumo de energia, como sensores de monitoramento de temperatura, umidade, pressão, luminosidade, entre outros.

Especificações e tecnologias das redes industriais

A escolha de uma rede industrial depende de vários fatores, como o tipo de aplicação, a distância entre os dispositivos, a taxa de transferência de dados necessária, a confiabilidade da comunicação, o ambiente em que a rede será implantada e o custo do hardware e da manutenção.

Se a aplicação requer comunicação em tempo real, com alta taxa de transferência de dados e confiabilidade, é recomendável escolher uma rede com fio, como Ethernet Industrial ou PROFIBUS. Essas redes são capazes de suportar altas taxas de transferência de dados e garantir a confiabilidade da comunicação em ambientes industriais adversos.

No entanto, se a aplicação requer mobilidade e flexibilidade, é recomendável escolher uma rede sem fio, como Wi-Fi Industrial, Zigbee ou Bluetooth Low Energy (BLE). Essas redes são ideais para aplicações em que os dispositivos precisam se comunicar de forma sem fio em um ambiente dinâmico ou onde a instalação de cabos é difícil ou impraticável.

Ao escolher uma rede sem fio, é importante considerar a distância entre os dispositivos, a interferência de outros dispositivos sem fio na mesma frequência, a segurança das informações transmitidas, a capacidade de suportar um grande número de dispositivos e a facilidade de instalação e manutenção.

Em resumo, a escolha da rede industrial depende das necessidades específicas da aplicação e do ambiente em que será implantada. É importante considerar as vantagens e desvantagens de cada tecnologia e escolher a que melhor atende às necessidades da aplicação.

Normatização das redes

Existem diversas normas que regem as redes industriais, algumas das principais são:

Além dessas, existem outras normas específicas para cada tipo de rede e protocolo de comunicação utilizado em redes industriais. O cumprimento dessas normas é importante para garantir a interoperabilidade e segurança das redes industriais.

Especificação de redes

Redes industriais sem fio

Existem diversos protocolos sem fio utilizados na indústria, cada um com suas especificidades e aplicações. Alguns dos principais são:

Esses são apenas alguns exemplos de protocolos sem fio utilizados na indústria. Cada um deles tem suas vantagens e desvantagens e é adequado para diferentes aplicações e cenários.

Aplicações das redes industriais

As redes industriais são amplamente utilizadas em diversas aplicações, desde a automação de processos de fabricação até o controle de equipamentos em ambientes hostis. Aqui estão cinco exemplos de aplicações de redes industriais:

Na sequência, vamos explorar algumas aplicações ou estudos de caso de redes industriais.

IoT: MQTT parte I

IoT: MQTT parte II

IoT: MQTT + SCADA

IoT: OPC UA

Ethernet Industrial: Profinet I

Ethernet Industrial: Profinet II

Ethernet Industrial: Ethernet/IP I

Ethernet Industrial: Ethernet/IP II

Ethernet Industrial: Modbus TCP

Fieldbus: Modbus RTU

Fieldbus: CANopen I

Fieldbus: CANopen II

Redes industriais p/  Motion Control

Tutorial OPC UA (HDA)

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