Guia para a Ligação de Dispositivos de Automação a Redes Industriais
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O problema é que todas estas fábricas usam diferentes controladores e diferentes redes industriais e a sua máquina terá de comunicar com todas estas redes. Como é que pode conseguir conetividade multirede de uma forma que seja adaptável ao seu próprio sistema? Apresentamos um guia para as cincos principais formas de ligação de dispositivos ou máquinas a redes industriais.
a trabalhar na melhor máquina de todos os tempos). Deverá ainda acompanhar as evoluções de todas as redes, e sempre que receber uma solicitação para uma nova rede deverá começar este processo novamente. Se necessitar apenas de se ligar a uma rede industrial esta poderá ser uma opção viável, mas assim que começarem a aparecer novos pedidos, para redes diferentes, a maioria das empresas acham que esta opção exige muito tempo e recursos. E mais importante, esta opção retira recursos do seu corpo de competências. Resumindo: construir um dispositivo de raiz dá um controlo total da solução mas exige muitos recursos e tempo.
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Vamos assumir que constrói a melhor máquina de automação industrial até hoje fabricada. O mercado de automação fica interessado na sua nova invenção e recebe pedidos dessa máquina, de fábricas de todos os cantos do mundo, desde Portugal, Suécia, Japão, Alemanha, China, Brasil (para citar apenas alguns).
Figura 1. O mundo das redes.
CINCO FORMAS DE SE LIGAR A UMA REDE. PRÓS E CONTRAS: 1. Construir o dispositivo de ligação de raiz Esta é a escolha se quisermos ter o controlo total da solução. Terá que ser executado todo o design do hardware, construção e assemblagem de todas as peças necessárias. Terá que desenvolver todo o software necessário que permita a comunicação entre o seu sistema e a rede. Se optar por esta solução deverá adquirir e construir conhecimento das redes definidas nos seu equipamentos bem como das redes industriais onde vai ter que se ligar. A desvantagem é que irá necessitar de muito tempo para desenvolver o projeto, com recursos alocados a partir do seu corpo de competências internas (que não vão estar
2. Personalizar a solução a partir de um chip de comunicação Um chip de comunicação é composto por um processador de rede em que é descarregado o respetivo processo de tarefas de comunicação, além de todas as aplicações necessárias à ligação das várias redes industriais. Com uma solução baseada em chip existe a necessidade de se projetar todo o hardware em redor do chip. Do ponto de vista do software terá uma solução completa, em que não existe a necessidade de se preocupar com atualizações nem manutenção depois de escolhido e instalado o chip. Em geral, os melhores fornecedores de chips fornecem atualizações de software sempre que as redes são redefinidas ou novas funcionalidades estiverem disponíveis. Por exemplo, para redes de Ethernet industriais existem soluções de chip em que existe a possibilidade de usar o mesmo chip para redes diferentes. Só é necessário reprogramar o chip com o software da respetiva rede Ethernet e a sua máquina fica pronta a comunicar com essa rede.
Desenvolver uma solução
Comprar solução externa
Figura 2. Fazer versus Comprar.
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o software da solução de rede ou utilizar um novo gateway. Se precisar apenas de se ligar a uma rede, pode ser uma solução viĂĄvel desenvolver o sistema de comunicação internamente. Mas assim que necessitar de se ligar a duas ou mais redes, a maioria dos fabricantes de dispositivos ou mĂĄquinas percebe a complexidade dessa tarefa, os custos de desenvolvimento e a necessidade de recursos internos, que nestes casos sĂŁo muito elevados. Todo o desenvolvimento tem de começar do zero, com um novo software e hardware e um novo projeto de desenvolvimento ďŹ carĂĄ em causa. Muitas empresas jĂĄ perceberam que quando a conetividade multi- rede ĂŠ necessĂĄria, uma solução de comunicação ready-made pode reduzir os custos de desenvolvimento atĂŠ 70%. Custos versus Tempo Antes de escolher uma solução de comunicação ĂŠ necessĂĄrio considerar quanto tempo se quer dedicar para desenvolver um sistema de comunicação para diferentes redes e, adicionalmente, quanto dinheiro se estĂĄ disposto a gastar numa solução ďŹ nal. Se se escolher um maior desenvolvimento interno podem reduzir-se os custos de compra, mas irĂĄ ter considerĂĄveis recursos alocados ao Departamento de Desenvolvimento (e isso signiďŹ ca custos internos). Ao analizar-se os custos versus tempo nas
cinco soluçþes anteriormente descritas, nĂŁo hĂĄ uma que seja rĂĄpida e barata ao mesmo tempo. Deve ser considerado o custo na compra de uma solução jĂĄ desenvolvida e do tempo necessĂĄrio ao desenvolvimento de uma solução de raiz. Controlo Outro aspeto a considerar ĂŠ a capacidade de controlo que se quer sobre a solução. Se projetar a sua prĂłpria solução maximiza o controlo e nĂŁo tem de conďŹ ar em fornecedores externos, mas isso aumenta os custos e os recursos exigidos Ă sua equipa de desenvolvimento.
Figura 3. Custos versus Tempo.
Velocidade de transferĂŞncia de dados entre a mĂĄquina e a rede industrial Alguns dispositivos industriais necessitam apenas de comandos de inĂcio e ďŹ m a partir da rede, nĂŁo sendo dependentes da rĂĄpida transferĂŞncia de dados entre a mĂĄquina e a rede. Outros dispositivos, no entanto, como unidades sincronizadas e mĂĄquinas de movimento, exigem uma transferĂŞncia de dados quase instantânea com o mĂnimo de atraso possĂvel. Existem hoje soluçþes de comunicação que oferecem uma baixa latĂŞncia entre a rede e a mĂĄquina a que estĂŁo ligadas. Algumas soluçþes high-end oferecem transferĂŞncia de dados de atĂŠ 1500 bytes em cada sentido e uma latĂŞncia atĂŠ 15 ms. Suporte a recursos especĂďŹ cos da rede As redes industriais variam muito em complexidade e desempenho, desde sistemas de I/Os, de sistemas de acionamentos atĂŠ Ă s redes Ethernet industriais avançadas. Funcionalidades das redes, como perďŹ s de acionamentos, perďŹ s de energia, segurança, motion e relĂłgio de sincronização estĂŁo constantemente a ser desenvolvidos e atualizados pelas organizaçþes dos standards das respetivas redes. Se existir a necessidade de se cumprir com esses recursos na aplicação ĂŠ necessĂĄrio ter uma solução de comunicação que os suporte e em que seja possĂvel efetuar atualizaçþes.