Protocolos de Comunicação

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Protocolos de Comunicação

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Os protocolos de comunicação industriais são uma parte importante em qualquer estrutura de negócio na nossa sociedade, sendo este gÊnero de tecnologia uma ponte de entendimento entre os vårios equipamentos utilizados nas diversas indústrias. Este artigo visa apresentar alguns protocolos que hoje em dia são mais aplicados, assim como as tecnologias que suportam o seu funcionamento.

Os protocolos de comunicação aplicados neste padrão passaram a fornecer aos utilizadores fåcil monitorização, controlo, resolução de problemas, diagnóstico e gestão de todos os ativos físicos a partir de uma localização central [2].

ENQUADRAMENTO Francisco Brito, JosĂŠ Torres Farinha e InĂĄcio Fonseca Instituto Superior de Engenharia de Coimbra

dossier sobre fatores tecnológicos – papel da manutenção 20/20

130 131

Nos dias de hoje, a evolução dos sistemas de comunicação na indústria tem sido uma constante. Muitas empresas procuram novas formas de maximizar o seu investimento nas

Figura 1. Sistemas analĂłgicos sistemas ; adaptado de [16].

e a segurança na transmissão dos dados. Neste sentido, os

Ethernet Industrial

protocolos de comunicação surgiram como uma parte im-

Desde hĂĄ vĂĄrios anos, a tem sido a escolha esmaga-

portante deste crescimento industrial. Este conceito ĂŠ co-

doramente aceite como LAN ( ! " ) nas empre-

nhecido como um conjunto de regras para um determinado

sas, tendo sido esta desenvolvida inicialmente para utilização

tipo de comunicação, sendo a sua transmissão realizada sob

em escritĂłrios [3]. Esta tecnologia ĂŠ fortemente apoiada pelo

o formato de trama. Todo o protocolo de comunicação de-

padrĂŁo IEEE 802.3 [1-2] fazendo desta uma rede de comuni-

ve estar sempre em conformidade com o modelo OSI (Open

cação viåvel e bastante acessível aos seus utilizadores.

A destaca-se essencialmente pelos seguintes

), que ĂŠ dividido em sete camadas, sendo genĂŠrico no sentido em que descreve o funciona-

benefĂ­cios [2]:

mento de um protocolo “ideal� independentemente do

#

Menos redes de comunicação – A rede permite

meio físico ou tipo de ligação. A Tabela 1 permite visualizar

a ligação à mesma rede atÊ 1000 equipamentos, aumen-

um exemplo deste modelo desenvolvido.

+ /

dade da rede; #

Tabela 1. Modelo OSI de sete camadas.

Custos reduzidos – O facto de existirem vårios comerciantes da mesma tecnologia implica que os preços dos

N.Âş

Camada

Função

7

Aplicação

Aspetos de comunicação

6

Apresentação

Representação de dados

5

SessĂŁo

Controlo de diĂĄlogo

4

Transporte

3

Rede

Encaminhamento de informação

pelas suas velocidades de transmissĂŁo entre equipamen-

2

Ligação de dados

tos podendo estas variar entre os 10, 100 ou 1000 Mbits/s.

1

FĂ­sica

Envio e receção de

equipamentos sejam bastante competitivos, sendo o preço de construção desta rede mais baixo em comparação com as redes ; #

Velocidades Elevadas – A tecnologia destaca-se

Apesar destes benefícios apresentados, esta tecnologia Este conceito, a par das redes de comunicação digitais foi

nĂŁo se encontrava preparada para ser aplicada em ambien-

desenvolvido no passado com o objetivo de substituir os

te industrial no seu formato . Esta tecnologia teve

! "

<

" fosse ade-

conjugação destas tecnologias conhecida como . Es-

quado para os vĂĄrios ambientes que ĂŠ possĂ­vel encontrar

te padrão surgiu com o objetivo de fornecer a interligação

a nĂ­vel industrial, assim como houve a necessidade de mo-

entre os vĂĄrios equipamentos e dispositivos, de modo a que

+

estes pudessem interagir entre eles muitas vezes atravĂŠs de

determinĂ­stica. Assim sendo, foi desenvolvida a

uma só rede de ligação. A Figura 1 permite visualizar as dife-

Industrial com base na norma 802.3. Segundo

renças entre os sistemas analógicos e os sistemas .

Perry S. Marshall [4], a =

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Este conceito forneceu bastantes benefĂ­cios Ă s indĂşs-

â&#x20AC;&#x153;# $% &

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trias, nomeadamente no que diz respeito a:

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Aumento de inteligĂŞncia nos dispositivos;

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missionamento e manutenção.

1-

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vĂĄrios equipamentos responsĂĄveis pelos processos de vĂĄrias indĂşs-

REFERĂ&#x160;NCIAS

trias. A

possibilita:

[1] www.utilityproducts.com/articles/print/volume-16/issue-04/product-focus/trans-

Respostas de tempo-crĂ­tico bastante elevadas, superando em

mission-distribution/wired-vs-wireless-technologies-for-communication-networks-

alguns casos as soluçþes por cabo;

in-utility-markets.html;

Elimina os problemas que, por vezes surgem nas comunicaçþes

[2] http://electronicdesign.com/industrial/connectivity-provides-lifeline-industrial-control

devido a cabos e conectores que falham;

[3] J. C. Warren, â&#x20AC;&#x153;Industrial Networking,â&#x20AC;? IEEE Industry Applications Magazine, vol. 17,

Permite a monitorização e controlo dos equipamentos via

pp. 20 - 24, 2011;

net e .

[4] Industrial Ethernet - How to Plan, Install, and Maintain TCP_IP Ethernet Networks; [5] Z. Lin e S. Pearson, â&#x20AC;&#x153;Texas Instruments - An inside look at Industrial Ethernet Com-

Algumas das soluçþes que Ê possível aplicar a nível industrial via

munication Protocols,â&#x20AC;? November 2013;

e que destacam pelas suas caracterĂ­sticas no mercado sĂŁo:

[6] Anybus, â&#x20AC;&#x153;Anybus,â&#x20AC;? [Online]. Available: www.anybus.com/;

WirelessHART, , e ZigBee.

[7] EtherCAT Technology Group, â&#x20AC;&#x153;EtherCAT Technology Group,â&#x20AC;? [Online]. Available:

WirelessHART

[8] ODVA, â&#x20AC;&#x153;ODVA,â&#x20AC;? 2008. [Online]. Available: www.odva.org/Portals/0/Library/Publica-

www.ethercat.org/default.htm;

O

-

tions_Numbered/PUB00213R0_EtherNetIP_Developers_Guide.pdf;

seada no protocolo HART(

[9] Allen-Bradley; Automation, Rockwell;, â&#x20AC;&#x153;Rockwell Automation,â&#x20AC;? [Online]. Available:

) [12]. Padronizada pela IEEE 802.15.4, esta tecnologia foi

http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/rm/

desenvolvida com o propĂłsito de interligar os equipamentos que

enet-rm002_-en-p.pdf;

-

[10] â&#x20AC;&#x153;Open Safety,â&#x20AC;? Open Safety, 2011. [Online]. Available: www.open-safety.org/;

so [6]. A destaca-se pela sua segurança de dados na

[11] â&#x20AC;&#x153;Modbus Organization,â&#x20AC;? Modbus Organization, [Online]. Available: www.modbus.

-

org/specs.php;

tura malha, e pelo baixo consumo de energia devido Ă s suas comu-

[12] https://en.wikipedia.org/wiki/WirelessHART;

nicaçþes em tempo sincronizado [13].

[13] www.phoenixcontact.com/assets/downloads_ed/global/web_dwl_promo-

Bluetooth

[14] https://pt.wikipedia.org/wiki/Bluetooth;

O

[15] www.rs-online.com/designspark/eleven-internet-of-things-iot-protocolsyou-need-

tion/52001683_EN_HQ_Industrial_wireless_LoRes.pdf;

IEEE 802.15.1 [14-15], sendo este protocolo projetado para comuni-

to-know-about;

caçþes com baixo consumo de energia, sendo baseado em

[16] S. K. Sen, Fieldbus and Networking in Process Automation, Boca Raton: CRC Press, 2014.

de baixo custo [14-15]. Este protocolo destaca-se pelas suas missĂŁo redundantes, alta capacidade de coexistĂŞncia em ambien #$

!

diversos sistemas num único ponto devido a utilização

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net e sensores analĂłgicos/digitais.

ZigBee O ! Ê um protocolo de comunicação baseado no padrão 9/// <=>+?+@

industrial que opera a 2,4 GHz. Este protocolo destaca-se pela sua arquitetura em malha que permite alargar o alcance a cada equipa

C

caminhos redundantes. Caso algum dos caminhos esteja interrompido por alguma razĂŁo, automaticamente ĂŠ utilizado outro [2].

CONCLUSĂ&#x2022;ES Os protocolos de comunicação tĂŞm apresentado uma evolução bastante positiva no que a ambientes industriais diz respeito. A aplicação destes mecanismos nĂŁo sĂł permite Ă s empresas rentabilizar os seus negĂłcios, como permite um aumento de produção, redução de custos e melhoria na qualidade, segurança e monitorização remota. Os protocolos mencionados neste artigo, juntamente com as tecnologias que os caraterizam e suportam serĂŁo seguramente uma vertente estratĂŠgica na vida das organizaçþes se forem integradas em novos desenvolvimentos tecnolĂłgicos como ĂŠ o caso da Internet das Coisas (

" , IoT) componente estruturante na IndĂşstria 4.0.

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