rede industriais

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Redes industriais 
Professor: Marcos Augusto
Aluno: Victor Hugo Silva Fuly
Curso: Eletrônica EAD
Introdução
Redes Industriais são protocolos usados para que controladores, sensores e atuadores troquem dados de maneira confiável e rápida.
Servem para controlar a distribuição de dados e ajudam a gerenciar inúmeros processos de automação por meio de uma ágil e precisa troca de informações, geralmente realizada por sensores, computadores, atuadores e outros. Tudo acontece de forma orientada, considerando o ambiente industrial em que está sendo utilizada, para garantir a entrega na conexão dos dados.
Hoje, há vários tipos de redes industriais disponíveis no mercado. É necessario realizar uma análise profunda para compreender qual é a mais adequada para as necessidades da empresa. Estes são alguns tipos: 
· DeviceNet
· Profibus
· AS-Interface
· CANOpen
· Modbus
· Interbus
· Sercos III
· Varan
· EthernetIP
· Profinet
· Powerlink Ethernet
· EtherCAT
DeviceNet
A DeviceNet é um protocolo de rede aberto bastante utilizado atualmente. Oferece até 64 nós de conexão em topologia do tipo tronco/derivação: os módulos DeviceNet podem ser conectados com cabo tronco, que oferece maior distância e velocidade, ou um cabo fino (toda a transmissão de dados e alimentação é feita pelo mesmo cabo, por isso é importante ponderar antes de escolher uma opção).
O foco dessa rede é a velocidade de transmissão de dados, podendo operar com diversos dispositivos, incluindo os analógicos. Além disso, os módulos utilizados nela podem ser trocados enquanto a rede está ligada e operando.
Profibus
É um dos mais comuns tipos de redes industriais. Uma das redes industriais que mais evoluiu nos últimos anos, a Profibus tem uma abrangência muito grande e diversas ramificações, como a Profibus DP, ótima opção de rede para máquinas e equipamentos de médio e grande porte. O Profibus PA é mais voltado para a instrumentação de máquinas e equipamentos da Indústria de Processos Contínuos, transmitindo dados de componentes como temperatura ou conversores de sinal.
O Profibus FMS é uma solução de comunicação que atende as tarefas mais complexas de equipamentos descentralizados e permite a troca de dados entre equipamentos de controle de diferentes padrões.
AS-Interface
Não é muito utilizada atualmente , a AS-Interface um rede mais simples desenvolvida no início dos anos 90 por um grupo de trabalho de diversas empresas. Seu objetivo maior era oferecer BUS de Dados (forma de barrar os dados e garantir a conexão entre as diversas partes de um sistema, como microprocessadores e portas de entrada e saída) para os processos de automação industrial.
É uma rede ideal para ser utilizada em máquinas de pequeno porte, onde a conexão digital de sensores e atuadores representa boa parte das instalações elétricas da aplicação e suporta uma boa quantidade de endereços, de acordo com a versão e configuração utilizadas.
Nos casos de velocidade de conexão para pontos analógicos, a ASi atua bem com pequenas quantidades dessa comunicação, mas em larga escala, não é indicada. Também é uma ótima opção para empresas que estão começando a utilizar redes industriais e pretendem aplicá-las em projetos menores e mais simples.
Os principais benefícios é o baixo custo, em especial com a aplicação e instalação e velocidade adequada à atuação com dispositivos simples .
CANOpen
Conhecida como rede CAN, está no mercado desde 1994 e é baseada na aplicação de sistemas real-time, com uso de mensagens geradas por um broadcast. Possibilita a comunicação de microcontroladores e dispositivos sem a necessidade de um computador host – é uma rede capaz de fazer com que todos os agentes da rede possam fazer transmissões. Assumindo uma dinâmica cliente-consumidor.
Com a flexibilidade em seu desenvolvimento, é capaz de atender padrões altos de requisitos e de segurança de dados, aumentando a velocidade desses dados com um método: transfere informações somente quando há um evento novo na rede, o que diminui o tráfego. Por isso, é indicada em projetos mais exigentes, com uma comunicação mais complexa.
Outra vantagem é a boa relação com pontos analógicos – carrega uma quantidade considerável deles. E apresenta um custo-benefício compatível com o mercado ou até menor, sendo de fácil parametrização.
Modbus
Um dos protocolos de comunicação mais antigos é o Modbus, criado em 1979. Adequa-se a diversos meios físicos e é rede de baixo custo, em especial porque é aberta e não necessita da aquisição de chips ou softwares. Hoje, existe o Modbus RTU e o Modbus/TCP.
A possibilidade de aplicações em baixo custo tornou o Modbus uma rede industrial capaz de ser utilizada também em aplicações não industriais. Hoje é encontrada em IHMs, sinalizadores, medidores, I/O Remotos, placas de comando simples, etc., que tenham como uma das opções a comunicação em Modbus.
Interbus
Geralmente encontrada em máquinas de montagem e solda. Algumas de suas características incluem o auto endereçamento, a velocidade, capacidade de diagnóstico e versatilidade.
A Interbus conta com um sistema diferente: cada nó escravo tem com dois conectores e enquanto um recebe os dados, o outro passa esses dados para o próximo escravo.
Sercos III
É uma rede voltada a aplicações para comunicação de servo acionamentos, e integração de componentes de segurança, ou seja, equipamentos e máquinas de movimento. Em especial: é capaz de sincronizar diversos tipos de servo acionamentos, com uma velocidade diferenciada: Fast-Ethernet Full Duples em 100Mbits/segundo.
As vantagens na escolha desse protocolo são redução do consumo de energia elétrica e de custos de aplicação, geração de uma biblioteca de configurações e substituição rápida de um módulo de rede.
Varan
Essa rede oferece uma evolução na escrita e leitura de dados, pois não utiliza apenas os Frames padrões da Ethernet, mas também há um barramento Varan para os pacotes menores. Tudo isso garante uma enorme resistência a interrupções de dados.
O processamento do protocolo de comunicação é realizado pelo Hardware Varan, o que proporciona um gerenciamento de dados otimizados.
EthernetIP
Conta com incrível capacidade de conexão no chão de fábrica a ainda oferece soluções em nível corporativo, o que mostra a versatilidade. Os dispositivos da Ethernet TCP/IP podem ser conectados à Ethernet IP, como impressoras e computadores, o que concede funcionalidade à rede.
Com ela foi possível desenvolver uma rede com maior velocidade de comunicação e transmissão de informação. Ela ainda encontra alguns desafios ao adotar sua utilização como falta de profissionais de TI especializados/conhecedores dela e de dispositivos e componentes preparados para adotá-la no chão de fábrica.
Profinet
Baseada no padrão de Ethernet Industrial, a PROFINET proporciona comunicação em tempo real, segurança integrada, integração com a web e alguns dos padrões de Fieldbus, aplicações realizadas de forma completa e comum ótimo custo-benefício, facilidade de instalação e utilização (o padrão da rede é Ethernet TCP/IP). É a evolução da rede Profibus, muito utilizada nos anos 90 e início dos anos 2000. O protocolo Profinet surgiu, entre outros motivos, da necessidade de conectar o chão de fábrica ao sistema de gestão e programação de produção.
Algumas das suas versões/ramificações são: Profinet IO, Profinet IRT, Profinet Energy e Profinet Safe.
Powerlink Ethernet
Essa rede proporciona um baixo custo (não demanda investimento em chipset específico para ser utilizada). É praticamente uma evolução do protocolo CANopen, agora baseado em Ethernet, voltado ao meio industrial (segunda geração de FieldBuses).
Entre as vantagens do Powerlink estão: diagnósticos claros, com visão amplificada do tráfego de rede e largura de banda para diagnóstico, potência máxima no desempenho com tempo de ciclo de até 100 microsegundos, cross-traffic direto, ultra-precisão de temporização, multiplexação, dentre outros. É focada, essencialmente, em conectar o chão de fábrica à inteligência de negócios em uma indústria ou instalação de grande porte.
EtherCATA EtherCAT oferece inúmeras vantagens para a automação industrial e é preparada para um cenário em que os dados que trafegam em um BUS de dados são cada vez maiores e as aplicações que exigem essa troca de dados e informações, assim como a integração de outros agentes na rede, por exemplo, também cresce.
Entre as vantagens de adotar esse protocolo, estão a velocidade de comunicação, empacotamento de dados (a EtherCAT interpreta os frames Ethernet continuamente, sem uma pausa – dessa forma, cada agente na rede retém a informação correta atribuída a ele), tamanho praticamente ilimitado de rede, porque não utiliza os padrões exigidos pelas redes industriais, conexões simplificadas, entre outros.
Sistema de Controle de rede
O sistema de controle de qualquer robô é realizado por meio de hardware e software. Ele processa os sinais de entrada e converte estes sinais em uma ação ao qual foi programado. O software pode ser desenvolvido em um computador ou microcontrolador e hardware pode constituir-se de motores, dispositivos de entrada, sensores e amplificadores de potência. Um dos fatores mais importantes é a utilização de sensores.
Controle em Malha Fechada
No controle em malha fechada, informações sobre como a saída de controle está evoluindo são utilizadas para determinar o sinal de controle que deve ser aplicado ao processo em um instante específico. Isto é feito a partir de uma realimentação da saída para a entrada. Em geral, a fim de tornar o sistema mais preciso e de fazer com que ele reaja a perturbações externas, o sinal de saída é comparado com um sinal de referência (chamado no jargão industrial de set-point) e o desvio (erro) entre estes dois sinais é utilizado para determinar o sinal de controle que deve efetivamente ser aplicado ao processo. Assim, o sinal de controle é determinado de forma a corrigir este desvio entre a saída e o sinal de referência. O dispositivo que utiliza o sinal de erro para determinar ou calcular o sinal de controle a ser aplicado à planta é chamado de controlador ou compensador. O diagrama básico de um sistema de controle em malha-fechada é mostrado na figura (1).
	
	Figure 1: controle em malha fechada
 Controle em Malha Aberta
O controle em malha aberta consiste em aplicar um sinal de controle pré-determinado, esperando-se que ao final de um determinado tempo a variável controlada atinja um determinado valor ou apresente um determinado comportamento. Neste tipo de sistema de controle não são utilizadas informações sobre evolução do processo para a determinar o sinal de controle a ser aplicado em um determinado instante. Mais especificamente, o sinal de controle não é calculado a partir de uma medição do sinal de saída.
	
	Figure 1.2: controle em malha aberta
O que é o sistema SCADA
Os sistemas supervisórios começaram a ser utilizados no começo dos anos 80, quando os computadores ainda não tinham tanto poder computacional para plataformas de hardware. Assim, eles só eram encontrados em projetos sofisticados que necessitavam de maior fiscalização, como de energia e petróleo.
Com a evolução das máquinas, o custo de instalação de softwares SCADA se tornou cada vez menor, motivando o surgimento de diversas empresas especializadas na ferramenta.
SCADA — ou Sistema de Supervisão e Aquisição de Dados — é um sistema que utiliza um software visando monitorar e controlar variáveis e dispositivos de um processo.
Para a utilização de um sistema SCADA é necessário monitorar e controlar a planta, servidores, drivers de comunicação, sensores e atuadores conectados ao processo. Assim, o supervisório capta e armazena vários dados do processo, gerando, por exemplo, telas ou gráficos que entregam informações da automação industrial.
Os CLPs, ou controladores lógicos programáveis, são essenciais ao conjunto desse sistema. Os sensores, conectados fisicamente aos equipamentos, fazem a leitura de alguma variável de processo. Os controladores armazenam instruções e funções de lógica específicas. Eles podem alterar as condições dos atuadores do processo através dessas instruções ou de comandos que o operário faz utilizando o SCADA.
Conclusão
Após a definição do tipo de controle de rede podemos definir o tipo de rede industrial que mais se adequa ao nosso processo observando sempre o tamanho do processo, pois existem várias opções no mercado, desta maneira podemos incorporar a rede com melhor custo benefício. Após esta implementação podemos adquirir um sistemas supervisórios para supervisionar nosso processo.
Bibliografia 
http://blog.murrelektronik.com.br/redes-industriais/
https://engprocess.com.br/scada/
https://www.ime.usp.br/~adao/SR2y.pdf