4 coisas que você precisa saber sobre Ethernet industrial

Fonte: https://www.voltimum.com.br/
Postado: Eng. Elet.Vanderlei Felisberti 

Se você é um engenheiro de fábrica ou eletricista, talvez já trabalhe com Ethernet Industrial ou o fará em pouco tempo. Isso porque a Ethernet industrial recentemente ultrapassou as tradicionais arquiteturas fieldbus – rede local (LAN) para automação e instrumentação de controle de processos -, para se tornar a principal metodologia de conexão na indústria mundial. Neste artigo você terá a oportunidade de conferir tudo o que precisa antes de iniciar a sua jornada neste universo.

Devido à sua confiabilidade, desempenho e interoperabilidade inerentes, a Ethernet infiltrou-se no chão de fábrica como o protocolo de comunicação preferido para sistemas de automação e controle. Para atender às necessidades do ambiente industrial, a Ethernet Industrial utiliza essencialmente protocolos industriais especiais encapsulados no protocolo Ethernet com o objetivo de garantir o envio e recebimento de informações corretas quando e onde for necessário para realizar uma operação específica. Conheça abaixo esses protocolos e como as redes Ethernet Industrial diferem do ambiente LAN da Ethernet Comercial.

Entendendo os quatro grandes protocolos

A comunicação industrial acontece nos níveis de roteamento, controle e de sensor, sendo que cada um deles requer diferentes níveis de transferência de informações em tempo real, detecção de colisão e determinismo. Embora existam vários protocolos Ethernet Industrial para suportar uma variedade de requisitos de comunicação no chão de fábrica, existem quatro principais que valem a pena destacar:

1. Modbus TCP / IP

Modbus TCP / IP foi o primeiro protocolo de Ethernet Industrial introduzido e consiste essencialmente em uma comunicação Modbus tradicional comprimida dentro de um protocolo de camada de transporte Ethernet para transferência de dados discretos entre dispositivos de controle. Ele utiliza uma comunicação “mestre-escravo” simples, onde o nó “escravo” não transmitirá dados sem uma solicitação do nó “mestre”, mas não é considerado um protocolo de tempo real.

2. EtherCAT

Introduzido em 2003, EtherCAT é um protocolo de Ethernet Industrial que oferece comunicação em tempo real em uma configuração “mestre-escravo” para sistemas de automação. O elemento-chave do EtherCAT é a capacidade de todos os escravos em rede extraírem apenas as informações relevantes de que precisam dos pacotes de dados e inseri-los no quadro conforme ele transmite a jusante – muitas vezes referido como comunicação “em tempo real”.

3. Ethernet / IP

Lançado inicialmente em 2000, a Ethernet / IP é um protocolo de Ethernet Industrial de camada de aplicação amplamente utilizado, com suporte da Open Device Vendors Association (ODVA) e fornecido principalmente pela Rockwell Automation. É o único protocolo de Ethernet Industrial que se baseia inteiramente nos padrões Ethernet e usa camadas físicas, de link de dados, de rede e de transporte de Ethernet padrão. Uma vez que utiliza comutação Ethernet padrão, ele pode suportar um número ilimitado de nós. No entanto, requer alcance limitado para evitar latência e oferecer suporte à comunicação em tempo real.

4. PROFINET

Outro grande destaque, em grande parte devido ao fato de estar embutido em controladores Siemens e GE, é o PROFINET, um protocolo de aplicação desenvolvido pela Siemens em conjunto com empresas membros de uma organização de usuários Profibus. Essencialmente, ele estende a comunicação do controlador de E / S Profibus para Ethernet por meio de switches especiais que são integrados aos dispositivos.

Redes Ethernet Industriais X LAN Ethernet Comercial

Quando se trata da planta de cabos que suporta essas redes de Ethernet Industrial, existem algumas diferenças importantes em comparação com a LAN Ethernet Comercial. Primeiro, as velocidades de que estamos falando para Ethernet Industrial são muito mais baixas do que o gigabit e as necessidades de banda larga maiores que vemos na LAN – cerca de 100 Mb/s -, são as velocidades comuns usadas na Ethernet Industrial. Isso faz sentido, pois a quantidade de largura de banda necessária para enviar informações de controle e automação em uma rede industrial é uma fração do que você precisa para baixar um vídeo do Youtube, por exemplo.

Como os ambientes industriais exigem cabos e conectividade que devem suportar uma variedade de condições adversas – vibração, líquidos, poeira, produtos químicos e interferência eletromagnética – os componentes apresentam uma construção mais robusta do que aqueles utilizados​​na LAN do escritório. Por exemplo, embora o cabo possa precisar apenas de um desempenho de Categoria 5 ou Categoria 5e, os cabos industriais geralmente apresentam uma bitola maior (normalmente 22AWG) para acomodar temperaturas mais altas, construção blindada para prevenção de ruído, condutores trançados para flex e materiais de revestimento especiais como poliuretano para resistência química, óleo e abrasão. Os próprios condutores podem ser revestidos para evitar corrosão. Essas características geram um preço muito mais alto para cabos de Ethernet Industrial comparado aos cabos LAN comuns.

À medida que a Ethernet industrial continua a se expandir e os órgãos de padronização continuam a desenvolver padrões para suportá-la, nós o manteremos atualizado sobre como testar e certificar esses sistemas.

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