Redes industriais são fundamentais para a comunicação e troca de dados em ambientes de automação, permitindo que máquinas, sensores, atuadores e controladores se conectem de maneira eficiente. Essas redes são projetadas para operar em ambientes exigentes e suportar grandes volumes de dados, oferecendo confiabilidade, segurança e velocidade. A crescente demanda por automação, controle de processos e integração de sistemas em tempo real impulsionou a necessidade de redes industriais robustas e versáteis.

Por que usar uma rede industrial?

A principal razão para utilizar redes industriais é a necessidade de comunicação entre dispositivos de automação em tempo real. Com a automação avançada, é crucial garantir que dados de sensores e atuadores sejam transmitidos rapidamente e sem falhas para controladores, como CLPs (Controladores Lógicos Programáveis), SCADAs (Supervisory Control and Data Acquisition) e outros sistemas.

Além disso, as redes industriais proporcionam maior flexibilidade, eficiência operacional e controle remoto de sistemas. Isso permite a implementação de estratégias de manutenção preditiva, a redução de custos operacionais e melhorias significativas na produtividade. Vale destacar que alguns fabricantes utilizam protocolos de comunicação específicos, o que pode dificultar a integração de determinados controladores e processos.

Classificações de Redes Industriais

As redes industriais podem ser classificadas em diferentes categorias com base em seu nível de comunicação:

1. Nível de Campo (Field Level): Essas redes são utilizadas para comunicação direta entre sensores e atuadores, proporcionando controle em tempo real. Exemplos: Profibus, DeviceNet, AS-i.
2. Nível de Controle (Control Level): Redes utilizadas para comunicação entre controladores, como CLPs, que coordenam diferentes partes do sistema. Exemplos: Profinet, Ethernet/IP, Modbus TCP.
3. Nível de Informação ou Supervisão (Information or Supervisory Level): Redes que conectam sistemas de automação com sistemas de supervisão, como SCADAs e ERP (Enterprise Resource Planning). Exemplos: Ethernet Industrial, OPC-UA.

Principais Redes Industriais e Suas Aplicações

1. Profinet

Profinet é uma rede baseada em Ethernet amplamente utilizada em aplicações industriais. Ela oferece alta velocidade e confiabilidade, sendo ideal para automação avançada, como controle de robôs, sistemas CNC e integração com Internet das Coisas Industrial (IIoT), normalmente encontrada em controladores siemens.

Aplicações: Automação de fábricas, robótica, integração com IoT.

Vantagens: Alta taxa de transmissão de dados, flexibilidade de topologia, suporte a integração com redes Ethernet padrão.

Desvantagens: Complexidade na configuração e maior custo inicial.

2. Profibus

Profibus é uma das redes industriais mais tradicionais e confiáveis, amplamente utilizada em processos industriais, especialmente em ambientes com CLPs e sistemas SCADA. Existem duas variantes principais: Profibus DP (Descentralized Peripherals) e Profibus PA (Process Automation).

Aplicações: Automação de processos, controle de máquinas e sistemas de segurança.

Vantagens: Confiável, robusta, baixo custo.

Desvantagens: Menor taxa de dados comparada ao Profinet, limitações na integração com IIoT.

3. Ethernet/IP

Ethernet/IP é uma rede aberta baseada em Ethernet, projetada para suportar uma ampla gama de dispositivos e fabricantes. Ela é amplamente utilizada em indústrias que requerem comunicação em tempo real com dispositivos diversos.

Aplicações: Controle de processos, integração de dispositivos de diferentes fabricantes.

Vantagens: Flexibilidade, alta velocidade, compatibilidade com dispositivos diversos.

Desvantagens: Pode exigir maior manutenção devido à complexidade da rede.

4. Modbus

Modbus é uma das redes industriais mais simples e amplamente utilizadas. Ela permite a comunicação entre dispositivos de automação e controladores via uma estrutura de mestre-escravo.

Aplicações: Controle de pequenos sistemas e integração de dispositivos de medição.

Vantagens: Fácil de implementar, baixo custo.

Desvantagens: Limitado em termos de velocidade e número de dispositivos.

5. DeviceNet

DeviceNet é uma rede baseada em CAN (Controller Area Network) voltada para a integração de sensores e atuadores. Ela é projetada para comunicação em ambientes industriais e oferece uma boa combinação de confiabilidade e custo-benefício.

Aplicações: Controle de sensores e atuadores.

Vantagens: Baixo custo, fácil configuração.

Desvantagens: Limitação de distância e velocidade em comparação com Ethernet/IP e Profinet.

Redes de Segurança

As redes de segurança são essenciais para garantir a operação segura de máquinas e equipamentos em ambientes industriais. Elas garantem que, em situações de emergência, dispositivos de segurança, como sensores e atuadores de parada de emergência, se comuniquem rapidamente com os sistemas de controle para desligar o equipamento ou ativar procedimentos de segurança.

Exemplo de Rede de Segurança:

• Safety Profinet: Permite a integração de funções de segurança dentro de uma rede Profinet, garantindo a transmissão de sinais críticos em tempo real e a operação segura dos sistemas automatizados.

Vantagens e Desvantagens das Redes Industriais

Vantagens:

• Comunicação rápida e confiável: As redes industriais são projetadas para operar em tempo real, o que é essencial para o controle de processos críticos.
• Integração de dispositivos: Facilita a integração de dispositivos de diferentes fabricantes, melhorando a flexibilidade do sistema.
• Automação e controle remoto: As redes permitem que operadores monitorem e controlem sistemas remotamente, reduzindo a necessidade de intervenção manual.
• Escalabilidade: A maioria das redes industriais oferece opções para expandir a rede conforme o sistema cresce.

Desvantagens:

• Custo inicial elevado: A implementação de redes industriais pode exigir investimentos iniciais significativos em hardware e software.
• Complexidade: Algumas redes, como Profinet, podem ser complexas de configurar e manter.
• Fabricantes: A implementação da rede no processo dependerá muito mais do fabricante do que da rede desejada para o trabalho. Uma vez escolhido o fabricante, a comunicação entre os dispositivos pode se tornar um verdadeiro desafio, já que cada um se comunica utilizando seu próprio protocolo.

Redes mais solicitadas nas novas tecnologias

Com o avanço da Indústria 4.0 e da Internet das Coisas Industrial (IIoT), redes baseadas em Ethernet, como Profinet e Ethernet/IP, estão se tornando as mais solicitadas. Elas oferecem alta velocidade, baixa latência e são capazes de integrar uma vasta gama de dispositivos, desde sensores até sistemas de análise de dados em nuvem.

Além disso, redes como OPC-UA estão ganhando espaço por sua capacidade de comunicação segura e padronizada em níveis mais altos de automação, conectando dispositivos de chão de fábrica com sistemas corporativos, facilitando a análise de dados e a tomada de decisão.

Conclusão

Redes industriais são a espinha dorsal de qualquer sistema de automação moderno, permitindo a comunicação eficaz entre dispositivos e sistemas. A escolha da rede adequada depende das necessidades específicas da aplicação, considerando fatores como velocidade, segurança, flexibilidade e custo além disso, as redes industriais proporcionam maior flexibilidade, eficiência operacional e controle remoto de sistemas.

Isso permite a implementação de estratégias de manutenção preditiva, a redução de custos operacionais e melhorias significativas na produtividade. Vale destacar que alguns fabricantes utilizam protocolos de comunicação específicos, o que pode dificultar a integração de determinados controladores e processos, além do próprio controlador utilizado, já que trabalhar com algumas redes em certos fabricantes pode se tornar uma verdadeira dor de cabeça.

Conforme a indústria avança para a Indústria 4.0, a demanda por redes mais rápidas, flexíveis e integradas aumentará, tornando as redes baseadas em Ethernet e as redes de segurança os principais focos das inovações futuras.

Gostou do conteúdo? Confira mais artigos clicando aqui.