Se você é um usuário antigo de PC, você já deve ter ouvido falar da norma RS-232C. Então, e a palavra PLC? Na verdade, estas são as normas e palavras usadas no campo das redes industriais, que são muito importantes no campo industrial. Aqui está uma rápida introdução às redes industriais.
O que é uma rede industrial?
Uma rede industrial é uma rede que controla os sensores e dispositivos instalados em um dispositivo ou linha de produção e transmite informações a partir dele para um sistema superior, como um sistema de execução de fabricação. Também conhecida como rede de campo, rede FA, e Fieldbus.
Tipicamente, o sistema de rede de uma fábrica consiste na seguinte estrutura de quatro camadas:
- Camada 1: Rede de Sistemas de Informação
- Camada 2: Rede de Controladores
- Tier 3: Rede de campo
- Camada 4: Rede com economia de fios
As redes de sistemas de informação incluem sistemas de execução de fabricação (MESs) e as redes de controladores incluem controladores lógicos programáveis (PLCs). Além disso, as redes de campo incluem controladores que se comunicam com sensores e motores, e a camada mais baixa é uma rede que economiza a fiação que simplifica a fiação de comunicação entre os sensores e os controladores.
Este artigo cobre uma rede de campo de terceiro nível. A interface rs-232C anexada aos PCs antigos é originalmente um padrão antigo para esta rede de terceira camada.
Em equipamentos de fábrica e linhas de produção, os componentes de uma rede, tais como dispositivos físicos e sensores, não flutuam muito, e o mesmo é muitas vezes conectado o tempo todo. Por outro lado, não há problemas, como erros ou paradas na transmissão de dados, e é necessário operar sempre de forma estável e confiável na mesma velocidade, independentemente da mudança na quantidade de transmissão de dados (isto é chamado de “garantir o desempenho em tempo real”).
Portanto, ao invés da Ethernet, que é um padrão para redes como a Internet e LAN usada em escritórios, o padrão da rede original foi desenvolvido. Entretanto, como resultado do fato de que sistemas de alto nível como os sistemas de execução de manufatura, que têm sido populares nos últimos anos, foram construídos com base em Ethernet, e melhorias em tempo real, que eram pontos fracos dos sistemas Ethernet, as redes de campo têm aumentado nos padrões baseados em Ethernet recentemente.
História e Critérios da Rede de Campo
A idéia de conectar equipamentos de fábrica com uma rede, coletando dados ou conectando um controlador para controlar motores, robôs, etc. com uma rede e gerenciamento integrado está próxima da IdC hoje, em 1970. Diz-se que foi nos anos 90. A pesquisa experimental já havia sido feita. Entretanto, naquela época, na era da tecnologia analógica, o hardware e software digital ainda eram pobres, de modo que se pensava que a realização de uma rede digital tão prática era uma coisa para o momento.
Os avanços posteriores na tecnologia digital levaram à aplicação prática das redes de campo nos anos 90. Nessa época, nasceram vários padrões, e houve uma época em que cerca de 40 tipos de padrões estavam lotados. Desde então, a organização progrediu, e agora está reduzida a mais de 10 tipos de padrões principais.
Existem três redes de campo: um sistema rs-485 desenvolvido a partir de RS-232C, um sistema Ethernet e um sistema sem fio. Como mencionado anteriormente, os padrões ethernet têm dominado nos últimos anos. Além disso, os sistemas sem fio estão aumentando gradualmente.
Características para redes de campo RS-485
Pode-se dizer que a vantagem do sistema RS-485 é que ele tem uma longa história e tem sido utilizado em muitos locais. Além disso, a operação é relativamente estável e tem um excelente desempenho em tempo real. Além disso, também se caracteriza por ser resistente a ruídos. Estas “alta confiabilidade” e “realizações” são as principais razões pelas quais as redes de campo rs-485 estão em uso há mais de 30 anos, e mesmo agora que os sistemas Ethernet são dominantes, eles são um padrão bastante “difícil de jogar fora”.
A desvantagem é que a velocidade de transmissão é mais lenta do que a dos sistemas ethernet. Além disso, o preço do equipamento tende a ser ligeiramente mais alto do que o dos sistemas Ethernet.
Características para redes de campo Ethernet
A vantagem dos sistemas Ethernet é que eles ainda têm velocidades de transmissão de melhor esforço relativamente rápidas. Como os protocolos e hardware são comuns aos principais sistemas de informação, eles podem ser facilmente introduzidos. Além disso, hardware como cabos e adaptadores de rede são comuns às LANs que já são amplamente utilizadas, de modo que o preço do equipamento pode ser mantido baixo.
Por outro lado, a ethernet tem uma velocidade de transmissão mais lenta à medida que o tráfego na rede aumenta. Em outras palavras, a escala do sistema de produção aumenta, e se você tentar aumentar o tempo, a velocidade de transmissão diminuirá e a natureza em tempo real da transmissão de dados será perdida. Portanto, é necessária alguma engenhosidade para garantir o desempenho em tempo real.
Características das redes de campo sem fio
A maior vantagem dos sistemas sem fio é que a fiação cabeada não é necessária. Isto é muito vantajoso quando se está instalando uma rede de campo posteriormente, ou quando não há espaço sob o piso ou teto da fábrica para cabeamento com fio. Além disso, pelo mesmo motivo, podemos responder com flexibilidade a casos como mudanças no layout da fábrica. Além disso, o custo inicial de todo o sistema tende a ser baixo porque não há custo apenas para a instalação de cabos.
Por outro lado, o sem fio usa ondas de rádio para se comunicar, portanto a transmissão pode não ter sucesso dependendo do status de propagação das ondas de rádio, como difração e reflexão, o que é uma desvantagem exclusiva do sem fio. Portanto, como regra geral, antenas de equipamentos terão que ser colocadas em uma posição que possa se ver umas às outras.
Normas típicas para cada linhagem e suas
A norma RS-485 e seus especiais
Os principais incluem o CC-Link e o PROFIBUS DP.
O “CC-Link” é um padrão líder desenvolvido pela Mitsubishi Electric no Japão e na Ásia. As características incluem uma velocidade de transferência de até 10 Mbps e uma distância de transmissão de 1,2 km, que são velocidades relativamente altas e têm uma longa distância de transmissão. Também pode conectar 64 dispositivos por rede. No Japão, este padrão quase se tornou o padrão de fábrica. O Cc-Link é originalmente um padrão RS-485, mas o CC-Link IE baseado em ethernet também apareceu nos últimos anos. Controladores com conversão Ethernet e RS-485 também estão disponíveis.
O “PROFIBUS DP” é um padrão poderoso, principalmente na Europa. Tem a maior participação no mundo inteiro. Como característica, 126 dispositivos por rede podem ser conectados. Ele também é compatível com cabos de fibra óptica.
Padrões Ethernet e seus especiais
As principais são “EtherNet/IP” e “EtherCAT”.
A “Ethernet/IP” é um padrão de comunicação que suporta a comunicação cíclica a fim de superar os pontos fracos da Ethernet. Ela representa a comunicação cíclica. O controle da comunicação é exclusivo desta norma, comunicando-se em um determinado período de tempo. Isto garante a comunicação aparente em tempo real. Também é conhecido por sua adoção pela montadora GM, que ganhou uma grande participação nos Estados Unidos.
O “Ether CAT” é um padrão que, em princípio, confina a topologia da rede (a forma de conexão física da rede) de árvore para anel, a fim de superar as fraquezas da Ethernet. Isto é conhecido pela adoção da Toyota Motor Corporation. Em uma rede normal, ela se ramifica em forma de árvore utilizando um hub ou roteador, mas o EtherCAT conecta o equipamento em forma de cadeia em margarida. Isto resulta em uma quantidade constante de tráfego no anel, garantindo o tempo real.
As normas sem fio e suas especialidades
As normas sem fio incluem “local 5G” e “LPWA”.
“Local 5G” é um uso de espaço limitado de 5G, o padrão para telefones celulares da próxima geração. Espera-se que a alta velocidade 5G possa ser usada para redes de campo.
O “LPWA” é o principal método atualmente utilizado em redes de campo sem fio, e é popular como sendo capaz de cobrir uma grande área com baixa potência. Há uma desvantagem de que a velocidade de transmissão é lenta, mas o custo é baixo e isso ajuda a se espalhar.
O número de padrões é que a gama de seleção é ampla
Acima, apresentamos brevemente as normas para redes industriais. Existem muitos padrões diferentes para redes industriais. Atualmente, os padrões ethernet são um pouco dominantes, mas os padrões baseados em rs-485, que têm sido usados em muitos sites ao longo dos anos, também são difíceis de jogar fora. Além disso, em alguns casos, pode-se dizer que os sistemas sem fio são um pouco mais consideráveis. Em qualquer caso, é importante entender as características de cada padrão e escolher o padrão mais adequado para o sistema de produção que você está tentando construir. Vamos fazer uso da ampla gama de seleções porque existem vários padrões.
