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DOSSIER Jaime Cabrera, Eng.º Electrotécnico Técnico de Aplicações Ethernet Industrial da Weidmüller, em Espanha e Portugal Weidmuller - Sistema de Interface, S.A. Tel.: +351 214 459 191 · Fax: +351 214 455 871 weidmuller@weidmuller.pt · www.weidmuller.pt

REDES WI-FI INDUSTRIAIS As redes wi-fi já são amplamente utilizadas no campo da indústria. A utilização de tecnologias sem fios permite solucionar instalações que seriam muito complexas com a utilização tradicional do cabo. Os equipamentos wi-fi industriais são, actualmente, uma opção a ter em linha de conta em aplicações específicas onde outras soluções não são viáveis.

1. INTRODUÇÃO AO WI-FI INDUSTRIAL 1.1 Redes Ethernet Que o mundo já não é o mesmo nesta nova era de comunicações é uma realidade de que estamos todos conscientes. Actualmente ninguém consegue imaginar a vida quotidiana sem uma ligação à Internet, seja na sua casa ou no seu local de trabalho. As redes de telecomunicações converteram-se numa ferramenta fundamental no nosso uso diário e a tecnologia Ethernet facilita-nos todas estas mudanças. A facilidade na utilização e a implementação desta tecnologia, a ampla largura de banda que é possível fornecer, a fácil ampliação com novos nós e a sua extensa utilização e conhecimento por parte dos técnicos permitem uma rápida expansão das redes, baseadas em Ethernet. O passo para a indústria proporcionou-se graças a avanços tecnológicos que podem garantir uma comunicação segura e fiável (redundâncias, MTBF, determinismo, entre outros) e uma grande redução dos custos económicos relativamente aos equipamentos necessários (switches, routers, entre outros). A Ethernet já é o novo Standard para a programação de qualquer equipamento industrial (a maioria dos equipamentos como, por exemplo, PLCs ou ecrãs HMI, são programados mediante um interface RJ45), é a base de novos protocolos de comunicação (Ethernet/IP ou Profinet, entre outros) e, além disso, é a chave para permitir uma fácil integração com qualquer outro equipamento que se possa necessitar na mesma rede (PCs industriais, PCs de escritório, servidores de base de dados, entre outros). 1.2 Wi-fi Industrial Do mesmo modo que a Ethernet deu o salto do “escritório” para a “fábrica” mediante os avanços anteriormente citados, acontece a mesma coisa com as diferentes variedades de modos de acesso (cabos de cobre, cabos de fibra óptica e wireless) a uma rede Ethernet. De facto, a wi-fi industrial não é mais do que a aplicação da tecnologia wi-fi de utilização doméstica adaptada à indústria. Não existem diferenças na base teórica de funcionamento entre o que seria a comunicação wi-fi que utilizamos em casa, num restaurante, no aeroporto ou no escritório, relativamente ao que denominamos de wi-fi de utilização industrial. As frequências de utilização, as normas de transmissão e segurança, entre outros, são idênticos. Por isso muito do que vamos explicar neste documento será familiar a quem estiver habituado a trabalhar em ambientes wi-fi domésticos. Mas existem certas diferenças, que iremos detalhar, para entender a utilização de determinados equipamentos num ambiente industrial.

em partes móveis e locais de difícil acesso. Finalmente a cobertura que nos proporciona é outro factor importante, já que ao não ter cabos podemos aceder a qualquer local sem limitações de longitudes ou barreiras. O maior inconveniente é o facto de requerer um estudo prévio da instalação para saber quais os equipamentos necessários, a sua localização e o tipo de antenas requeridas. Além disso, os equipamentos devem ser programados, o que tende a ser mais complicado visto ser necessário ligar um cabo.

2. FUNCIONAMENTO DE UMA REDE WI-FI 2.1 Estrutura: ACCES POINT, CLIENTES E BRIDGES Segundo a norma IEEE802.11 existem dois tipos específicos de comunicação, sendo a mais comum a Access Point ao cliente (ou estação, STA). Neste esquema distinguimos basicamente dois tipos de equipamento. Um deles é o denominado Access Point (AP), o ponto de acesso da rede. Este equipamento é o que está fisicamente ligado à rede e ao qual os futuros clientes se irão ligar. Os clientes (CL) são os equipamentos wi-fi que queiram ligar-se à rede de uma forma que não necessite de fios. Os clientes ligam-se (um ou vários destes) ao equipamento Access Point, mediante ondas electromagnéticas e é este que permite aceder aos restantes elementos da rede. Equipamento de rede

Equipamento de rede Resto de rede local

Switch ou Equipamento Eth.

Acess Point (AP)

Cliente (CL)

Figura 1 · Exemplo de AP e Clientes.

1.3 Vantagens e inconvenientes do wi-fi em ambientes industriais A principal vantagem de um sistema sem fios é a poupança de tempo e custos já que com uma instalação wi-fi não há necessidade de colocar cabos. Para além disso, uma rede wi-fi permite uma elevada flexibilidade na instalação, visto que podemos facilmente juntar novos nós no caso de necessitarmos de ligar novos equipamentos à rede. Também podemos localizar equipamentos

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robótica

Na Figura 1 notamos que vários equipamentos do Cliente estão ligados ao equipamento Access Point, que lhes dá acesso à restante rede local. Os clientes podem assim aceder aos restantes equipamentos através de um ponto de acesso. Dentro de uma rede podem haver diversos módulos Access Point, mas

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DOSSIER WIRELESS NA INDĂšSTRIA

Figura 7 Âˇ UtilizaĂ§ĂŁo de um switch PoE para alimentar um equipamento Wi-ďŹ .

3.2 PlaniďŹ caĂ§ĂŁo da rede e da instalaĂ§ĂŁo Na planiďŹ caĂ§ĂŁo de uma rede ou de uma instalaĂ§ĂŁo temos de seguir os seguintes passos: -

Realizar um esquema com a posiĂ§ĂŁo dos diferentes AP para dar cobertura a todo o recinto. Seleccionar as antenas adequadas segundo a distĂ˘ncia requerida. Analisar com a ferramenta sw mencionada mais abaixo, as frequĂŞncias e canais idĂłneos para a aplicaĂ§ĂŁo. Analisar os pontos onde podem surgir problemas devido a barreiras fĂsicas ou outro tipo de impedimentos;

Localizar e conďŹ gurar os Access Point e as suas antenas ďŹ sicamente;

Utilizar uma ferramenta analisadora de redes wi-ďŹ para comprovar a correcta cobertura proporcionada pelos equipamentos AP. Como exemplos poderiam ser o Network Stumbler ou o Inssider (ambos disponĂveis de forma gratuita na Internet);

ModiďŹ car se necessĂĄrio a conďŹ guraĂ§ĂŁo dos AP atĂŠ ter a certeza de uma boa cobertura;

Localizar os equipamentos ďŹ xos dos Clientes, conďŹ gurĂĄ-los e realizar um correcto ambiente das antenas para garantir uma boa comunicaĂ§ĂŁo;

ConďŹ gurar e testar os equipamentos mĂłveis para ver o seu correcto funcionamento.

3.3 AplicaĂ§Ăľes As aplicaĂ§Ăľes industriais com soluĂ§Ăľes wi-ďŹ sĂŁo basicamente aquelas que apresentam elementos mĂłveis como gruas, robots guiados, centros logĂsticos, entre outros. Outro campo ĂŠ a indĂşstria do transporte como ĂŠ o caso do Ă˘mbito ferroviĂĄrio ou das vias rĂĄpidas. TambĂŠm ĂŠ muito utilizado em aplicaĂ§Ăľes de tratamento ou armazenamento de ĂĄguas jĂĄ que, geralmente, possuem equipamentos em lugares especĂďŹ cos e remotos de difĂcil acesso. Basicamente pode ser utilizado em qualquer aplicaĂ§ĂŁo onde seja complicado realizar uma conduta do cabo ou ter um equipamento que requeira uma certa mobilidade. As comunicaĂ§Ăľes ponto-a-ponto com antenas direccionais podem, inclusivamente, chegar a vĂĄrios quilĂłmetros de distĂ˘ncia, garantindo uma poupanĂ§a importante nos custos e na mĂŁo-de-obra.

CONCLUSĂƒO Com uma correcta planiďŹ caĂ§ĂŁo e umas noĂ§Ăľes bĂĄsicas sobre a tecnologia wi-ďŹ nĂŁo ĂŠ excessivamente complicado implementar uma rede sem ďŹ os. A utilizaĂ§ĂŁo deste tipo de rede pode ser uma boa soluĂ§ĂŁo para instalaĂ§Ăľes inviĂĄveis de outra forma. AlĂŠm disso, pode proporcionar uma elevada poupanĂ§a de custos e garante uma instalaĂ§ĂŁo absolutamente ďŹ ĂĄvel.

BONFITEC - EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS, LDA. Rua Cidade de Ermesinde, n.o 70 - Arm. 1 [45] Tel.: 22 975 96 34 - Fax: 22 975 22robĂłtica 11