Tudo sobre uma rede PROFIBUS e como usá-lo com os serviços de IIoT!
É ótimo se você tem uma rede PROFIBUS. É muito mais fácil torná-lo mais robusto implementando uma solução Internet Industrial de Coisas e depois obter o máximo potencial de seu sistema. Mas se não tiver um PROFIBUS em sua fábrica, não se preocupe! Vamos pensar em algo juntos.
A ideia desse novo artigo é obter as informações necessárias sobre as redes PROFIBUS. Falarei sobre os tipos de PROFIBUS, como eles funcionam, a diferença entre PROFIBUS e PROFINET e como aplicar IIoT em uma solução PROFIBUS.
Depois de ler, você estará pronto para melhorar sua rede. Mas mesmo que não tenha um, você terá todas as informações essenciais para planejar uma implantação em sua fábrica.
Também é importante dizer que a comunidade de usuários PROFIBUS está aumentando diariamente. O grupo de interesse responsável pleo protocolo é fazer um ótimo trabalho disseminando o PROFIBUS onde quer que eles vão.
Você está pronto? Vamos ver esse protocolo mais de perto e saber como usá-lo com os serviços de IIoT a fim de ter o melhor desempenho de seus equipamentos de campo e da rede.
O que é PROFIBUS?
PROFIBUS é uma rede digital responsável por fornecer a comunicação entre os sensores de campo e o sistema de controle ou os controladores. A primeira ideia durante seu desenvolvimento era ter soluções PROFIBUS implantadas em indústrias de automação da fábrica, depois nas indústria de processamento, manufatura etc.
Desde o início, o grupo de interesse desenvolveu o PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification). Ele era um protocolo complexo que não é mais usado atualmente. Depois disso, eles trabalharam para criar o protocolo PROFIBUS DP (Decentralised Peripherals) e em 1998 o PROFIBUS PA (Process Automation) foi lançado.
Atualmente, quando falamos em PROFIBUS, temos o PROFIBUS DP e o PROFIBUS PA. Além disso, foi desenvolvido o PROFINET, baseado em comunicação Ethernet, e já foi implantado em muitas áreas e aplicações diferentes.
Quais são os tipos de PROFIBUS?
Como mencionei antes, você encontrará o PROFIBUS DP e o PROFIBUS PA no mercado. Agora veremos como o PROFIBUS DP e o PA trabalham e em quais aplicações eles são usados com mais frequência.
O que é Profibus DP?
A rede PROFIBUS DP foi desenvolvida como uma solução rápida baseada em uma camada física RS485 e o padrão europeu EN-50170. A camada física não precisa ser cobre – é possível também ser sem fio ou fibra óptica.
PROFIBUS DP significa Periferia Descentralizada. O nome se refere às conexões de E/S, as quais usam comunicação serial de alta velocidade completamente descentralizada para conectar um controlador central.
Também vale a pena dizer que o protocolo PROFIBUS DP se baseia no modelo Open System Interconnection (OSI) de acordo com o padrão ISO 7498 e cada camada de protocolo possui tarefas definidas.
A rede PROFIBUS DP é uma rede de token com vários mestres – o que significa que há dois ou mais mestres no sistema, um token dando o direito de falar para os equipamentos de campo é passado de mestre para mestre e cada um recebe uma parte do tempo de comunicação.
Há duas classes de mestre. Classe mestre 01 comunica informações cíclicas para o controle de processo. Classe mestre 02 (opcional) comunica informações acíclicas e é usado para diagnóstico, alarmes e configuração do equipamento.
Vendo a velocidade, a rede trabalha a 9,6 kbp/s até 12 Mbp/s em um sistema de 100 a 1000 metros. No que se refere à topologia, as redes PROFIBUS DP são lineares e você usa gateways, repetidores e terminadores.
Por fim, mas não menos importante, as redes DP pode ter um perfil ProfiSafe e serem usadas em aplicações de segurança SIL3.
O que é Profibus PA?
Inicialmente, o protocolo PROFIBUS PA foi desenvolvido como uma evolução da comunicação HART. Ele é dedicado a aplicações em campo, onde a comunicação entre os instrumentos de medição e o sistema de controle é necessária.
PROFIBUS PA usa pares blindados trançados para alimentação e comunicação. Sua estrutura de rede física atende o IEC-61158-2 e a taxa de dados na rede é de 31,25 kbit/s. Na verdade, é basicamente o mesmo que o FOUNDATION Fieldbus H1 – ambos se baseiam no mesmo padrão.
No momento do desenvolvimento, 31,25 kbit/s era mais do que suficiente (e ainda é) para o tipo de informações enviadas e recebidas pelos instrumentos de campos.
Os equipamentos PROFIBUS PA não estão conectados diretamente ao controlador. Ele é instalado na rede PROFIBUS DP mais rápida e pode ser alcançado através de um acoplador ou link. O acoplador/link atua como uma interface de rede e fornece alimentação para o barramento.
Uma coisa ótima sobre as redes PA é que elas podem ser projetadas para serem intrinsecamente segura, o que significa que os instrumentos conectados a elas conseguem operar em áreas classificadas.
Normalmente, há menos equipamentos em um barramento intrinsecamente seguro quando comparado a uma rede convencional, mas isso depende de vários fatores que determinam o número ideal de equipamento para cada. Eles são, por exemplo, instrumentos que consomem corrente, comprimento de barramento, tipo de cabo etc.
O que é PROFINET?
Antes de começar, é essencial dizer que não vou entrar em muitos detalhes sobre o PROFINET aqui porque, embora ele também seja mantido pelo grupo de interesse do PROFIBUS, ele é um protocolo diferente. Darei mais informações sobre como ele funciona daqui a pouco. Vamos apenas dar uma olhada nos essenciais.
Certo, acho que podemos dizer que o PROFINET pode ser considerado uma evolução do protocolo PROFIBUS. Na indústria atual, as pessoas usam os protocolos com base na Ethernet (IEEE 802.3) e no modelo OSI .
PROFINET pode ser aplicado a partir do controle para comunicação no campo, oferecendo uma rede uniforme e vertical, bem como todas as vantagens do TI em áreas de manufatura da empresa.
Já há muitos fabricantes com instrumentos de campos usando um protocolo nativo baseado em Ethernet. Outra vantagem quanto a sua implantação, é que esse tipo de protocolo é fácil de implantar porque usa um modelo bem conhecido com baixo custo de infraestrutura.
Mas não pense que PROFINET é um PROFIBUS Ethernet! PROFINET é um padrão aberto baseado em Ethernet e uma evolução do protocolo PROFIBUS.
Uma vantagem significativa do PROFINET é sua coexistência latente com TCP/IP, o que agrega benefícios significativos. Todos os equipamentos são conectados a uma única rede onde é realizado o controle, diagnóstico etc. Geralmente, não são necessários gateways.
O padrão permite que a rede seja construída de várias maneiras diferentes, por exemplo com uma topologia de anel, linha, árvore ou estrela etc. PROFINET opera em velocidades de até 1000 megabits por segundo e os cabos pode ter até 100 metros de comprimento. Devido à sua operação de alta velocidade, ele tem um tempo de resposta de menos de 1 milissegundo.
Qual a diferença entre PROFIBUS e PROFINET?
Quando falamos em PROFIBUS, estamos falando sobre um protocolo de comunicação digital tradicional e bem conhecido que foi implantado em diferentes indústrias e aplicações. Esse protocolo baseia-se em comunicação serial e trouxe vários benefícios para a indústria.
PROFINET é um protocolo baseado em Ethernet Industrial. Sim, PROFINET é compatível com comunicação mais rápida e oferece mais banda larga. Isso significa que uma mensagem trocada na rede PROFINET pode conter muito mais informações do que uma mensagem no PROFIBUS.
Veja abaixo uma tabela da PROFIBUS International fazendo uma comparação entre as duas opções:
Considerando-se tudo, é uma das melhores soluções disponíveis. No entanto, ainda é necessário ver quais são das especificações de sua aplicação para poder implantar o melhor protocolo de comunicação em sua fábrica.
O que é o PROFIBUS e PROFINET International?
PROFIBUS e PROFINET International é uma grande comunidade de automação presente em diferentes partes do mundo . Eles são responsáveis pelo PROFIBUS e PROFINET, dois dos mais importantes protocolos de comunicação no mercado.
Acredito realmente que a organização está fazendo um ótimo trabalho de tentar diminuir a lacuna no conhecimento sobre o protocolo de campo em diferentes indústrias. Eu fiz parte da organização quando estava trabalhando no Brasil e costumávamos ter grandes eventos para falar sobre a tecnologia levar conhecimento para os usuários finais.
Como usar os serviços de IIoT em uma rede PROFIBUS?
Gosto sempre de dizer que a maioria dos usuários PROFIBUS ainda tratam a rede como um sistema 4-20 mA. Já vi isso muitas vezes em clientes diferentes: ninguém usa os dados da rede para entender o que está acontecendo e agir antes que algo aconteça.
É claro que a solução de monitoramento de condição tradicional pode ser bem complicada em alguns cenários. No entanto, agora que temos os serviços de IIoT, o monitoramento do estado do equipamento, a localização de informações no banco de dados e a gestão da documentação nunca foram tão fáceis. E você pode fazer isso de qualquer lugar!
Para coletar informações de diagnóstico e de status de campo, é necessário ter o chamado fieldgate. Um bom exemplo é o Fieldgate SFG500. Ele trabalhará como um Mestre Classe 02 DP, coletando todos os dados de seus equipamentos de campo. O fieldgate é então conectado a um equipamento Edge, como o FieldEdge SGC500.
Todas as informações dos equipamentos são transferidas para a nuvem usando um ambiente seguro. Neste caso, você pode usar diferentes tipos de serviço IIoT, por exemplo, Netilion Health para monitorar o status de seus amentos de campo.
Ao mesmo tempo, você pode ter o Netilion Library para organizar toda documentação sobre seus equipamentos de campo, como manuais técnicos, relatórios de calibração dentre outros.
Por último, mas não menos importante, você pode ter melhor controle de sua base instalada. Netilion Analytics, juntamente com o equipamento Edge, criará uma versão digital idêntica de seu equipamento, fornecendo todas as informações sobre a base instalada, como o tipo de equipamentos, fornecedores, criticidade, obsolescência e muito mais.
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