Redes Industriais

Introdução

Dentro da automação industrial e/ou instrumentação, define-se como rede industrial os protocolos de comunicação utilizados para supervisionar e controlar um determinado processo, com uma troca rápida e precisa de informações entre sensores, atuadores, computadores, CLPs, entre outros.

Redes industriais

FIELDBUS é um sistema de comunicação digital bidirecional que interliga equipamentos inteligentes de campo com sistema de controle ou equipamentos localizados na sala de controle.

O “FIELDBUS” não representa uma paixão típicas por novas tecnologias e sim a redução de aproximadamente 40 % nos custos de projeto, instalação, operação e manutenção de um processo industrial.

Vantagens

Redução no custo de fiação, instalação, operação e manutenção de plantas industriais;

Informação imediata sobre diagnóstico de falhas nos equipamentos de campo. Os problemas podem ser detectados antes deles se tornarem sérios, reduzindo assim o tempo de inatividade da planta;

Distribuição das funções de controle nos equipamentos de campo - instrumentos de medição e elementos de controle final. Serão dispensados os equipamentos dedicados para tarefas de controle.

Definição dos tipos de fieldbus:

• Sensorbus – A rede de nível mais baixo, geralmente usadas para ligar pequenos sensores, como interruptores. Transmite dados de tamanho pequeno e precisa de processamento mínimo por parte do sensor.

• Devicebus – A categoria de rede para uso geral que oferece serviços de comunicação para dispositivos mais “espertos” que conseguem realizar múltiplas funções e comunicar informações sobre diagnósticos e funções a realizar e já realizadas.

• Fieldbus – Suporta uma maior transmissão de dados, mas geralmente a uma menor velocidade e a necessitar de um maior poder de processamento por parte do dispositivo. Algumas tecnologias deste tipo suportam a distribuição de funções de controlo directamente nos dispositivos.

• Control – Usado principalmente para comunicação ponto-a-ponto (“peer-to-peer”) entre dispositivos de controlo de alto nível como PLC’s (“Programable Logical Controller”) ou controladores DCS.

• Enterprise – É tradicionalmente a espinha dorsal (“backbone”) da rede da companhia, onde são partilhados os dados relativos aos negócios. É predominantemente TCP/IP sobre Ethernet.

Tipos de protocolos

• AS-Interface (Actuator Sensor Interface), ou apenas AS-i é um protocolo de comunicação utilizado por sistemas automatizados na indústria.

• CAN (Controller Area Network), as quais são um tipo de NCS (Network Controller System), consistem em redes que abrangem um espaço geográfico de uma Personal Area Network às LAN (Local Area Network) dependendo do propósito a ser utilizado. Pelo fato das CANs basearem-se na aplicação de sistemas real-time (sistemas em que as informações são transmitidas em tempo real) é necessário um controle rígido de erros e garantia de recebimento de mensagens.

As CANs baseam-se no conceito do uso de mensagens geradas por broadcast contendo um dispositivo central controlador de mensagens.

É também um padrão de barramento que possibilita a comunicação de microcontroladores e dispositivos entre si sem a necessidade de um computador host.

• DeviceNet é um protocolo de comunicação utilizado em automação industrial para troca de dados entre dispositivos de controle. Ela utiliza Controller Area Network, e define uma camada de aplicação para cobrir uma faixa dos perfis de dispositivos. Aplicações típicas incluem troca de comunicação, dispositivos de segurança, e controle de entrada/saída de redes[1][2]. O DeviceNet foi originalmente desenvolvido pela companhia estadunidense Allen-Bradley (que atualmente pertence a Rockwell Automation).

• HART (Highway Addressable Remote Transducer) é um protocolo utilizado para comunicação entre sistemas de tempo real, principalmente em aplicações de automação industrial.

O protocolo HART permite a sobreposição do sinal de comunicação digital aos sinais analógicos de 4-20mA, sem interferência, na mesma fiação. O HART proporciona alguns dos benefícios apontados pelo fieldbus, mantendo ainda a compatibilidade com a instrumentação analógica e aproveitando o conhecimento já dominado sobre os sistemas 4-20mA existentes. Para Transmitir o sinal digital juntamente com o analógico, utiliza-se a técnica de FSK (frequency shift key) no qual um sinal senoidal de corrente pico-a-pico de 1mA na frequência de 1200KHz significa "1" e 2400KHz significa "0".

Há algumas limitações na utilização desse padrão de comunicação. Por exemplo, pode-se ter uma configuração mestre-escravo utilizando sinal analógico e digital no mesmo par de fios. Essa configuração só é possível para um escravo no par de fios. Para a utilização de mais de um dispositivo, o sinal analógico é desprezado. A corrente que era usada na comunicação analógica fica definida em 4ma todo o tempo (apenas para a alimentação dos dispositivos), e os sinais de controle são trasmitidos nas freqüências conhecidas 1200KHz-2400KHz. Pode-se configurar até 15 dispositivos nesse modo.

• Lonworks é um padrão de protocolo de rede especificamente dirigida ao desempenho, confiabilidade de aplicações de controle. A plataforma é construída em um protocolo de baixa largura de banda criado pela estado-unidense Echelon Corporation na década de 1990 para dispositivos de controle para funcionar sobre par trançado, transmissão de dados sobre a rede elétrica, cabo de par trançado, fibras óticas e radio freqüência. É muito popular para automação de varias funções prediais como a iluminação, ar condicionado e climatização (HVAC).

• Modbus é um protocolo de comunicação de dados utilizado em sistemas de automação industrial. Criado na década de 1970 pela Modicon. É um dos mais antigos protocolos utilizados em redes de Controladores lógicos programáveis (PLC) para aquisição de sinais