TC Redes Industriais

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ÍTALO ALVES DE MELO
REDES INDUSTRIAIS
CRIXÁS 
2017
ITALO ALVES DE MELO
REDES INDUSTRIAIS
CRIXÁS 
2017
ITALO ALVES DE MELO
REDES INDUSTRIAIS
FOLHA DE APROVAÇÃO DO PROJETO DE PESQUISA
_________________________________________________
Professor 
(Professor/a orientador/a)
_________________________________________________
Professor 
(Professor convidado)
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Professor 
(Professor convidado)
CRIXÁS
 2015
“O aprendiz é um sujeito protagonista do seu próprio processo de aprendizagem” 
 Maria Fernandes e Sebastião Abreu 
SUMÁRIO
51	TEMA	�
51.1	Delimitação do tema	�
52	JUSTIFICATIVA	�
53	REVISÃO BIBLIOGRÁFICA	�
54	OBJETO DE ESTUDO	�
65	QUESTÕES EMPÍRICAS	�
66	HIPÓTESES	�
67	OBJETIVOS	�
67.1	Objetivo Geral	�
67.2	Objetivos específicos	�
78	METODOLOGIA	�
79	CRONOGRAMA	�
8REFERÊNCIAS	�
�
REDES INDUSTRIAIS
SISTEMAS DE REDES DE COMUNICAÇÕES EM CONTROLE DE PROCESSOS INDUSTRIAIS
JUSTIFICATIVA
Sistemas de comunicações em processos industriais vêm abrangendo a maioria das empresas hoje, e não se limita ao tamanho da empresa, as indústrias pensam a cada dia produzir mais com menos, para isso novas tecnologias estão sendo implantadas nas empresas para otimização da produção. Neste trabalho será demonstrada a necessidade das empresas em aplicar essas tecnologias para obterem melhor desempenho de produção com menores gastos e mais informações a serem tratadas pelas indústrias, pois anteriormente tínhamos vários problemas de coletas de dados e informações não garantidas, com isso resultado de produção no processo não era muito satisfatório, e agora com aumento da demanda e o surgimento de algumas tecnologias as empresas viram a oportunidade de ser implementado redes de comunicações em seus processos, para entre outros benefícios, ter uma garantia melhor das informações, a possibilidade de centralizar equipamentos, obtendo informações destes equipamentos em termos de manutenção e produtividade. Devido a isso iremos estudar e verificar o funcionamento de algumas redes de comunicações em controle de processos industriais, tais como: Device-Net, Profibus DP, PA e Ethernet/IP e FASTETHERNET, Gigabit Ethernet e 10 Gigabit Ethernet, sendo que cada rede mencionada tem suas particularidades, começando pelo modelo OSI as camadas podem nos ajudar e entender as técnicas adotadas em cada tecnologia de rede abordada neste trabalho, e nos proporcionar entender como, e a partir de onde podemos implantar rede em ambientes industriais. O ambiente industrial nos proporciona ambientes agressivos em seu chão de fabrica, iremos tratar também a respeito da automação em que temos camadas, começando do nível 01 chamamos de chão de fabrica, formados pelos componentes no processo físico, instrumentos que retiram as informações do processo, sensores temperatura, pressão, vazão e níveis de tanques de armazenamento dentro outros tipos de instrumentos que podem ser ligados à rede. Passando para próximo nível chamado de nível 2 temos os controladores lógicos programáveis os responsáveis pela aquisição desses dados e transforma-los em informações importantes para controle do processo, logo após temos o nível 03 que se enquadram os sistemas de supervisão em computadores voltados para meio industrial, IHM (Interface Homem Maquina), onde as informações são mostradas com mais clareza para o ser humano saber trata-las com mais familiaridade, o nível 04 temos o papel do gerente que por sinal com todas as informações tratadas e obtidas conseguira gerenciar e definir qual a melhor tratativa para o processo, o nível 05 é o nível em que encontramos todos os gerenciamentos corporativos, as informações ficam armazenadas em servidores mainframes e em softwares ERPs, vimos então que desde o nível 01 toda informação e passada e chega ao nível mais alto podendo então ser traçado planos em melhor desempenho para se produzir mais. Vejam que isso há alguns tempos atrás meados dos anos 70 começou a surgir os primem sistemas de automação utilizando redes industriais, isso foi um marco muito grande uma verdadeira evolução na indústria. Então foi o que aconteceu devido a grande demanda existente na indústria o surgimento das redes industriais os primeiros CPLs (Controladores Lógicos Programáveis), ligados em rede, na empresa existia já as maquinas que a revolução industrial provocou nos meados do Século XIX, apenas maquinas trabalhando em chão de fabrica, maquinas a vapor maquinas que rodam para produzir os produtos, e precariamente vimos que não existia controle sobre essas maquinas e o grande trabalho de alimentar essas maquina com matérias primas eram manual, não existia sistemas de dosagem que controlava determinada emprego de matéria prima no produto. Não posso deixar de citar uma tecnologia que surgiu foi reles, foram eles os primeiros componentes a surgirem na indústria para o começo de automação, ou seja, o começo de dosagens de matérias primas de forma automática e com um controle no processo. Reles nada mais é do que um componente que interrompe a passagem de corrente elétrica em determinado circuito condutor seja ele elétrico, hidráulico ou mesmo pneumático, imaginando-se como uma interrupção de sinal logico para acionar dezacionar equipamentos em determinados níveis de tempo. Então voltando para os dias atuais temos uma grande demanda por isso o cpls surgiu e em conjunto com as redes industriais difundiram e formando se a automação industrial e redes industriais.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Com o surgimento de novas tecnologias para o uso de redes em processos indústrias, as empresas passaram a ter meios de produção mais eficazes com menos custos, com o crescimento da tecnologia em informática e o surgimento nos anos 80 de varias tecnologias de comunicação desencadeou grande desenvolvimento nesta área nas indústrias em ramos mineras, têxtil, automobilístico, energia e alimentícios. Veja bem se temos hoje uma grande empresa mineradora ou mesmo alimentícia o gerente necessita conhecer em menos tempo possível as variáveis de produção do tipo: 
 Quantidade de produção
Os custos envolvidos, porque hoje em dia equipamento parado em um controle de processo significa prejuízo no produto final, às redes industriais centralizam essas informações com equipamentos e infraetrura nas redes de comunicação. A rede Device net em uso nas indústrias.
Qualidade dos produtos.
Tempos de processo de produção.
Então vimos que as redes industriais estão fazendo um papel muito importante nos dias de hoje em meios industriais.
	Em se tratando de comunicação mais rápida usando redes industriais ainda podemos abordar a questão de investimento, o empresário industrial ao aplicar tecnologias na área de redes, ira obter o retorno de investimento em alguns anos, que é por sinal uma tecnologia ainda cara no meio industrial, Vários fatores sobem o valor desses produtos, como irei exemplificar:
Equipamentos que hoje temos em casa, nos atende tranquilamente e nos mantem conectado por um bom tempo, e pelo custo mais acessível, porem tem a grande questão em cheque. Primeiro o ambiente de instalação de equipamentos domésticos não são tão agressivos, não apresenta variação brusca de temperatura e não sofre interferências eletromagnéticas em seus circuitos.
Já os equipamentos industriais são fabricados dentro de algumas características mais robustas um circuito com proteção contra interferências eletromagnéticas, um material com vedações plásticas mais resistentes a quedas, resistente a variações de temperatura.
Esse fator comparado acima mostra que os equipamentos industriais são mais preparados para evitarparadas em linhas de produção independente do ambiente, estes equipamentos nos trás disponibilidade, segurança, integridade das informações por eles processadas, e realmente um investimento que não é barato mais ao mesmo tempo ele se paga devido a viabilizar a produção em larga escala na indústria. 
	Ainda falando de vantagens temos vários exemplos clássicos que nos mostram algumas historias sobre a grande vantagem de se aplicar redes em ambiente industrial, vejamos o artigo “UMA RÁPIDA ANALIZE SOBRE AUTOMACAO INDUSTRIAL” autor “Antônio Pereira de Araújo Júnior, Cristiano Vasconcelos das Chagas e Rafaela Galhardo Fernandes - DCA-CT-UFRN Natal – RN.
Ele ressalta uma visão geral sobre automação industrial, apresentando algumas motivações para o uso de sistemas automatizados e conceitos, evolução e fundamentações do uso da instrumentação e das redes industriais. Além disso, descreve sucintamente a situação da automação no Brasil. ·.
O grande marco teórico que podemos destacar foi à reação do mercado com automação industrial, nos tempos anteriores essa reação se tornou muito complexa, e nos dias de hoje e normal, ou seja, não vimos uma reação tão brusca no mercado, o que quero dizer é que hoje em dia uma empresa se automatizar colocar redes industriais significa avanço em produção, e nos dias anteriores era uma barreira dos empresários a aceitar que um elemento da sua empresa pudesse ser automatizado e controlado por computadores.
Os grandes destaques que levam a implantar redes industriais segundo o autor do mesmo artigo destacado “UMA RÁPIDA ANALIZE SOBRE AUTOMACAO INDUSTRIAL” autor “Antônio Pereira de Araújo Júnior, Cristiano Vasconcelos das Chagas e Rafaela Galhardo Fernandes - DCA-CT-UFRN Natal – RN.
Redução de custos de pessoal, obtida automatizando as máquinas e o controle da empresa. Por outro lado, exige-se alto custo para realização dessa automação e maior qualificação humana; 
Aumento da qualidade dos produtos, já que as máquinas são mais precisas que o homem. Ter-se-á melhores características de repetitividade e garantia de qualidade constante; 
 Redução de custos de estoques. Como a produtividade é aumentada, não há necessidade de grandes estoques; 
Redução do número de produtos perdidos; 
 Menor tempo gasto no projeto e fabricação de novos produtos. Máquinas programáveis aptas a desempenhar diferentes operações; 
Modificações no produto são facilmente implementadas; 
Respostas rápidas às solicitações do mercado.
Fundamentando nas teorias existentes nos dias de hoje, podemos destacar que a produtividade é realmente aumentada em decorrer das novas tecnologias implantadas nas indústrias.
O autor Cesar Cassiolato em ARTIGO TECNICO 2011 – SMAR diz;
 “A necessidade de automação na indústria e nos mais diversos segmentos está associada, entre diversos aspectos, às possibilidades de aumentar a velocidade de processamento das informações, uma vez que as operações estão cada vez mais complexas e variáveis, necessitando de um grande número de controles e mecanismos de regulação para permitir decisões mais ágeis e, portanto, aumentar os níveis de produtividade e eficiência do processo produtivo dentro das premissas da excelência operacional.”
No Brasil atualmente e enfrentando um forte dilema o de algumas empresas buscarem tecnologias apenas de uma empresa que forneça os equipamentos, e no geral essas tecnologias vem do exterior, ou seja, importadas. Bom neste caso tem uma problemática que é implicação do fechamento de fornecimento de peças sobressalentes para uso dos instrumentos e equipamentos apenas com a empresa fornecedora isso detém a condição de beneficio apenas para essa empresa o que não é muito legal neste aspecto tecnológico onde teríamos que ter opções de querer comprar de qualquer fabricante de peças para repor os componentes que pertencem à rede de automação industrial.
Por isso no Brasil a moderna tecnologia ainda esta se estabelecendo, esta precisando realizar uma reestruturação para resolver esse tipo de problema à economia pode ser alavancada com outras empresas do ramo de fornecimento de peças sobressalentes e softwares de rede, se vierem para o Brasil instalando aqui alguns costumes de administração diferentes daqui do Brasil.
	Com isso as redes industriais aparecer era em grande quantidade nos anos 2000 com isso teve inicio o aparecimento do Brasil na tela da automação industrial.
	Com toda esta tecnóloga estamos garantindo uma melhor compreensão dos dados obtidos pela rede, numa imensa nuvem hoje existente de tecnóloga iremos destacar no caso especificadamente a rede industrial ethernet/IP ela demostra uma robustez diante dos desafios existentes dentro de um chão de fabrica, destacamos anteriormente algumas redes, em destaque a ethernet/IP será nosso destaque neste trabalho.
OBJETO DE ESTUDO
As redes industriais nos possibilitam coletar informações que antes não era possível, vimos que, no entanto as necessidades de crescimento produtivo torna mais viáveis o estudo destas tecnologias e buscando cada vez mais torna-las acessível às empresas que fabricam produtos alimentícios, mineiras no geral bens de consumo do nosso dia a dia.
Tendências tecnológicas são estudadas para melhor empenho na entrega de resultados obtidos em meios industriais e fabricas.
A empresa não precisa adquirir em primeira instancia uma tecnologia de ponta de ultima geração, afinal ela precisa obter resultados e cumprir metas, então cabe ao profissional e a empresa fornecedora da tecnologia especificar bem o produto ideal para cada tipo de empresa. A flexibilidade de mudanças dentro do parque industrial e uma grande vantagem quando se aplica rede, os sistemas podem ser simples de fácil configuração e manutenção.
Os protocolos de comunicação são os grandes responsáveis por esse grande avanço irá destacar o ETHERNET/IP que se difunde cada vez mais no meio industrial, ele e responsável por separar os hosts com endereços definidos, ele atua na camada de aplicação do modelo OSI. E também estão fundamentado no protocolo CIP (controle de Informações sobre Protocolo) que também se usa nos protocolos DEVICE NET E CONTROL NET.
Bom especificando melhor sobre o ETHETNET\IP ele esta presente nos dias de hoje em computadores do nosso dia a dia, em escritórios em casa ligando uma impressora e um modem acessando a internet e tudo mais. Na empresa ou no chão de fabrica também o temos presente pôr com uma finalidade mais especifica e com algumas coisas muito mais especiais, ao invés de acessar impressoras e arquivos e pagina na internet ele acessa dados específicos dentro de PLCs (Controladores Lógicos Programáveis) e componentes de entrada e saída de informações.
Vou dar um exemplo:
Se a empresa tem motores que estão girando um sistema de bombeamento estes equipamentos estão em constante operação não podem parar devido à criticidade do processo, então esse motor e ligado a um dispositivo controlador (DRIVE) que tem embarcado uma placa de rede que se comunica através de infraestrutura cabo UTP com RJ45 em rede ETHERNET/IP.
São enviados para o switch dados deste equipamento que envia para o PLC (controlador logico programável) e o PLC executa alguma ação ou para ligar ou para desligar e também monitoramento deste motor nas variáveis temperaturas do motor, corrente elétrica consumida e dentre outras opções. 
Ganhando – se customização a rede favorece isso para a empresa, podemos também instalar um sensor de nível em tanques que no qual a pessoa não precisa subir em cima da estrutura para ver quanto de material tem dentro deste tanque o instrumento verifica isso e conectado a rede ETHERNET/IP e entregue ao PLC que por seus vês realizara a entrega das informações para operação da planta industrial.
Podemos ter vários exemplos de aplicações hoje em vários tipos de indústrias temos que nos aperfeiçoar e nos atualizar com tendências cada vez mais perto dos profissionais de tecnologia garantindo mais produção para empresas com melhor qualidade.
QUESTÕES EMPÍRICASPorque nos dias de hoje é importante se implantar redes industriais?
Quais é a dificuldade encontrada pelas empresas de se implantar redes nos processos industriais.
Quais as vantagens que encontramos ao tratar as informações obtidas pelas redes industriais.
HIPÓTESES
Com aumento da demanda de mercado em questão de produção de materiais e produtos industriais o mercado necessita de mais produtos lançados a ele, os bens de consumo carro, moto, alimentos, eletrônicos, limpeza e dentro outros inúmeros ramos são cada dia mais necessários às pessoas, e as empresas vendo isso como um ganho muito alto em cima de produção e elementos que compõe a necessidade humana quer cada dia vender mais produzir mais e obter mais lucros com menos gastos. Com isso a tendência e de se implantar tecnologias que possam mover maquinas com mais precisão e sem erros. Reduz custos em grande escala, a dosagem de insumos são mais exatas evitam esperdícios, exemplo:
Um fabrica de refrigerante tem que dosar uma quantidade X de açúcar no tanque para diluir e realizar a concentração de açúcar exata com sensores e parametrizações nos sistemas os equipamentos iram realizar este procedimento de forma automática sem intervenção humana e com exatidão muito precisa, assim o gerente pode saber e controlar o quando de açúcar ele gastara por cada litro de refrigerante. A maior questão emplaca e a vantagem competitiva, quem se mantem produzindo mais com menos com certeza ira se destacar como maior produtor do produto que fabrica e ira obterem mais lucros tudo isso através da automação industrial e redes industriais por isso o fato de ser tão importante essa adequação as tecnologias em redes industriais.
Temos uma grande gama de tecnologias no mercado porem não são baratas e envolvem profissional gabaritarmos e preparados para lidar com redes e automação, para o inicio de automatizar uma empresa e indústria e preciso ter um investimento razoavelmente alto devido aos equipamentos serem importados e caros, e empreses detentoras das marcas não abre mão de softwares de gerenciamentos próprios e detêm licenças caras para serem usadas no decorrer dos anos, as atualizações são caras, toda vez que si uma tecnologia tem uma atualização a empresa terá que pagar por esse serviço. Então uma das grandes dificuldades é essa as empresas fornecedoras de tecnologias ainda estão monopolizando o mercado, O Brasil esta começando a ter empresas próprias de tecnologia mais ainda está onde da realilidade das multinacionais. Exemplo de multinacionais e a SIMENS e a ROCKELL duas empresas que são pioneiras em automação que detém quase o mundo todo falando em redes e automação industrial.
Com certeza apesar da dificuldade das pequenas empresas pequenas indústrias terem em seu chão de fabrica, podemos ter incentivo do governo para as tais ampliações à empresa 4.0 esta chegando com todo gatilho para pode ampliar e modernizar fabrica isso significa que, por exemplo, o Brasil que necessita que uma fabricasse de ETANOL fabrique o dobro devido o mercado já saber a perspectiva de consumo nos próximos meses isso é inovação e tendências todas as informações interligadas e concentradas no banco de dados o famoso chamado BIG Data. As redes serão fáceis de serem implantadas, componentes de baixo custo, permitir vários protocolos dentro dos padrões às redes pode ser padronizado por normas em constantes evoluções.
OBJETIVOS
Caracterizar uma rede industrial e olhar para a rede e ver que realmente ela esta em operação depende de vários fatores esses fatores de instalação podem ser ou não favoráveis ao funcionamento desta rede, Para aplicações na indústria, foi necessário um desenho da rede que pudessem atender esta nova realidade, todavia, não poderiam mudar o padrão de acordo com a IEEE 802-3, sendo estas características abaixo, necessárias para esta realidade na indústria:
Aplicação em Ambientes Severos (Hardware);
Temperatura 75º C a -35º C (exemplo);
Proteção Mecânica Especial;
IP (Grau de Proteção Alto);
Suportar Vibração e Impacto;
Alta Imunidade a Ruídos (EMI);
Arranjos de Alta Disponibilidade (Redundâncias);
Uso de Protocolos Industriais.
Identificamos essas características com próprias para instalação dos equipamentos que compõe a rede no caso se tratando de rede ETHERNET/IP, se atendendo a característica mencionada terá uma boa performace de rede. Uma boa entrega nos resultados requeridos. 
Compreendermos então que automação de processos dependendo de que norma utilizada de que padrão e protocolo utilizado terá o resultado em função da realidade de instalação física dos componentes e de configuração necessária de software.
Objetivo Geral
Em se tratando do protocolo ETHETNET/IP temos algumas características a serem mencionado devido ao seu grande poder de informação entregue por essa rede nas indústrias, o padrão ETHERNET/IP surgiu em 1973 pelo autor ROBERT METCALF empresa XEROX. E o padrão mais aceito no mundo e na indústria. Este padrão define o meio físico para a conexão e também controle de acesso e também o frame, ou seja, o Quadro de informação claro com base em IEEE 802-2 e IEEE 802.3, tem o principio de funcionamento do CSMA/CD (CARRIER SENSE MULTIPLE ACCESS WITH COLLISION DETECTION) no caso ele envia dados e também detecta colisões nos pacotes.
Entendido que a rede funciona baseada no envio de pacotes, e estes são tratados através das colisões, que demonstra os princípios de envio das informações, sendo abaixo o funcionamento básico:
A origem (informação) é sempre UNICAST (Único Ponto);
O destino é BROADCAST (Informação em Toda Rede);
O destino pode ser MULTCAST (Múltiplos Locais, mas com Informação Dirigida);
O destino pode ser UNICAST (Único Local);
ANYCAST tem o destino definido em um ROUTER;
As Redes Ethernet se baseiam no CSMA/CD e não permite determinismo, pois trabalham com colisão de dados, os switches permitem o gerenciamento Broadcast para Multcast ou Unicast. Ethernet Industrial para Controle (determinística) utiliza características de controle de sincronismo dentro de seu Protocolo, sem alterar características do Padrão, por exemplo, (Profinet, Ethernet/IP).
Objetivos específicos
Os objetivos específicos apresentam de forma pormenorizada e detalhada as ações que se pretende alcançar e estabelecem estreita relação com as particularidades relativas à temática trabalhada. 
METODOLOGIA
CRONOGRAMA
Previsão de tempo que foi gasto na elaboração deste trabalho e com anotações que obteve destaque durante o trabalho.
	
Atividades 
	
Março
	
Abril
	
Maio
	
Junho
	
Julho
	
Elaboração do projeto
	15 a 28
	01 a 10
	10 a 20
	
	
	
Entrega do projeto
	
	
	
	
	
	
Pesquisa bibliográfica
	01 a 28
	10 a 15
	01 a 10
	
	
	Coleta de
Dados
	28 a 30
	
	
	
	
	Apresentação e discussão dos dados
	
	
	
	
	
	
Conclusão
	
	
	
	
	
	
Entrega do TC / Monografia/ Artigo Científico
	
	
	
	
	
	
Defesa da banca
	
	
	
	
	
REFERÊNCIAS
http://www.automacaoindustrial.info/redes-ethernet-industrial-conceito-e-aplicacao-na-automacao-e-controle-industrial/
https://mhventurelli.wordpress.com/category/redes-industriais/
http://www.automacaoindustrial.info/industria-4-0-uma-visao-da-automacao-industrial/
http://www.automacaoindustrial.info/industria-4-0-uma-visao-da-automacao-industrial/
 
ARTIGOS
Redes ETHERNET IINDUSTRIAIS: VISÃO GERAL
Autores: Msc. Alexandre Baratella Lugli , Ph.D Max Mauro Dias Santos, PhD Lucia Regina Hora Rodrigues Franco.
REDES INDUSTRIAIS: Autor César Cassiolato 
Cartilha: Redes Industriais: Evolução, Motivação e Funcionamento.
Projeto de Trabalho de Curso apresentado em cumprimento parcial às exigências do Curso de _____________ da Universidade Estadual de Goiás – Campus Crixás, como pré-requisito à obtenção do Diploma de Graduação. 
Orientador (a):______________________Co orientador (a): ___________________