PORTAL DA CONECTIVIDADE INDUSTRIAL

Redes industriais são sistemas de comunicação que permitem que dispositivos eletrônicos, máquinas e equipamentos em ambientes industriais se comuniquem entre si para automatizar e controlar processos. Essas redes são usadas em diversos setores da indústria, como automotivo, químico, alimentício, farmacêutico, entre outros. As redes industriais podem incluir sensores, atuadores, controladores programáveis (CPs), dispositivos de entrada e saída, sistemas de visão, entre outros componentes, que se comunicam usando protocolos de comunicação específicos. As redes industriais podem ter topologias diferentes, como estrela, malha, anel etc. A principal vantagem das redes industriais é a possibilidade de monitorar e controlar processos industriais de maneira mais eficiente, segura e confiável, o que pode levar a uma maior produtividade, eficiência energética, qualidade do produto e redução de custos. As redes industriais também podem permitir a coleta de dados para análise e tomada de decisão em tempo real e fornecer informações valiosas para a manutenção preditiva e otimização de processos.

Distribuição dos protocolos na pirâmide de automação industrial

A pirâmide de automação industrial é um modelo conceitual que representa a hierarquia dos sistemas de automação industrial, em que cada camada serve a uma função específica. As camadas da pirâmide são:

Camada empresarial - esta é a camada mais alta da pirâmide e representa os sistemas de negócios que gerenciam a empresa.
Camada SCADA (Supervisão, Controle e Aquisição de Dados) - esta camada inclui sistemas de hardware e software que controlam e monitoram os processos industriais.
Camada de controle - esta camada inclui controladores lógicos programáveis (CLPs) e sistemas de controle distribuído (SCD) que controlam os processos industriais.
Camada de campo - esta é a camada mais baixa da pirâmide e inclui sensores, atuadores e outros dispositivos que interagem diretamente com os processos físicos.

Existem muitos protocolos industriais diferentes que são usados em cada camada da pirâmide de automação industrial, e alguns protocolos são usados em várias camadas. Aqui está uma referência cruzada de alguns protocolos industriais comumente usados e as camadas da pirâmide de automação industrial em que eles são tipicamente usados:

Camada empresarial: OPC UA, MQTT, AMQP
Camada SCADA: OPC DA, Modbus, DNP3, IEC 60870-5, ICCP, EtherNet/IP
Camada de controle: PROFINET, EtherCAT, SERCOS, Modbus/TCP, Ethernet POWERLINK
Camada de campo: DeviceNet, PROFIBUS, AS-Interface, CANopen, HART, FOUNDATION Fieldbus

É importante observar que esta não é uma lista exaustiva e que o uso de protocolos específicos pode variar dependendo da aplicação e da indústria. Além disso, alguns protocolos podem ser usados em várias camadas da pirâmide de automação industrial, e alguns dispositivos podem suportar vários protocolos para permitir a interoperabilidade entre diferentes sistemas.

Protocolos dos níveis superiores

Os protocolos mais utilizados nos níveis superiores da pirâmide da automação são aqueles que permitem a comunicação entre sistemas de controle e supervisão. Aqui estão alguns dos principais protocolos utilizados nos níveis superiores da pirâmide da automação:

OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture): é um protocolo de comunicação industrial padronizado que permite a transferência de dados entre sistemas de controle e supervisão. Ele é projetado para ser seguro, escalável e interoperável, tornando-o uma boa opção para aplicações industriais e de automação.
OPC DA: OPC DA (Data Access) é um protocolo de comunicação industrial amplamente utilizado que permite a comunicação entre aplicativos de software e equipamentos de controle de processo. Ele suporta a troca de dados em tempo real e é adequado para aplicações simples que requerem comunicação rápida e confiável. O OPC DA é frequentemente usado em sistemas SCADA (Supervisão e Controle de Aquisição de Dados) e é conhecido por sua facilidade de uso e flexibilidade.
Modbus TCP/IP: é uma variante do protocolo Modbus que é usada em redes Ethernet. Ele é amplamente utilizado em aplicações de automação industrial, como controle de processos e monitoramento de dispositivos.
Ethernet/IP é um protocolo de comunicação baseado em Ethernet que é amplamente utilizado em sistemas de automação industrial para permitir a comunicação entre dispositivos periféricos e controladores de nível superior, como controladores lógicos programáveis (PLCs) e sistemas de controle distribuído (DCS). O Ethernet/IP é um protocolo aberto e compatível com a maioria dos dispositivos Ethernet, permitindo que dispositivos de diferentes fabricantes possam se comunicar em uma rede comum. Ele suporta a transferência de dados de controle e de processo em tempo real, permitindo que as informações sejam compartilhadas rapidamente entre dispositivos em rede. O protocolo Ethernet/IP oferece recursos avançados de segurança e diagnóstico, além de permitir a integração com sistemas de TI empresariais. Ele é amplamente utilizado em várias indústrias, incluindo automotiva, alimentos e bebidas, farmacêutica e de energia. O Ethernet/IP é uma tecnologia confiável e eficiente para a automação de processos em grande escala. Ele permite que as empresas aumentem a eficiência da produção e reduzam os custos operacionais, enquanto mantêm a flexibilidade e a interoperabilidade necessárias para atender às necessidades em constante mudança da indústria.
DNP3: o DNP3 (Distributed Network Protocol) é um protocolo de comunicação amplamente utilizado na indústria de energia elétrica. É usado para monitorar e controlar sistemas de distribuição de energia elétrica e é adequado para aplicações que requerem alta confiabilidade e segurança. O DNP3 usa um modelo de comunicação mestre-escravo e suporta comunicação serial e Ethernet.
IEC 60870-5: o IEC 60870-5 é um protocolo de comunicação amplamente utilizado na indústria de energia elétrica para monitorar e controlar sistemas de transmissão de energia elétrica. Ele usa um modelo de comunicação mestre-escravo e é adequado para aplicações que requerem alta confiabilidade e segurança. O IEC 60870-5 suporta comunicação serial e Ethernet e é conhecido por sua flexibilidade e interoperabilidade.
ICCP: o ICCP (Inter-Control Center Communications Protocol) é um protocolo de comunicação amplamente utilizado na indústria de energia elétrica para comunicação entre centros de controle. É adequado para aplicações que requerem alta confiabilidade e segurança e suporta comunicação serial e Ethernet. O ICCP é conhecido por sua flexibilidade e interoperabilidade.
BACnet (Building Automation and Control Networks): é um protocolo de comunicação usado em sistemas de automação predial. Ele permite a comunicação entre sistemas de controle e supervisão em edifícios, como sistemas de controle de temperatura, ventilação e iluminação.

Esses são apenas alguns dos principais protocolos utilizados nos níveis superiores da pirâmide da automação. A escolha do protocolo depende das necessidades específicas da aplicação, como os requisitos de segurança, escalabilidade e interoperabilidade.

Protocolos intermediários

Os protocolos mais utilizados nos níveis intermediários da pirâmide da automação são aqueles que permitem a comunicação entre dispositivos de campo e sistemas de controle. Aqui estão alguns dos principais protocolos utilizados nos níveis intermediários da pirâmide da automação:

Profibus DP (Decentralized Peripherals) é um protocolo de comunicação digital utilizado em sistemas de automação industrial para conectar dispositivos periféricos, como sensores, atuadores e drives, a controladores de nível superior, como sistemas de controle distribuído (DCS) e controladores lógicos programáveis (PLC). O Profibus DP é um protocolo de comunicação em série que utiliza uma camada física RS-485 para transmitir dados entre dispositivos. Ele suporta altas taxas de transmissão de dados e pode ser usado em redes de vários níveis, permitindo a comunicação entre controladores de nível superior e dispositivos periféricos distribuídos em toda a fábrica. O protocolo Profibus DP é frequentemente utilizado em aplicações de automação industrial, onde é necessário controlar e monitorar processos em tempo real. Ele oferece recursos avançados de diagnóstico e permite a configuração remota de dispositivos, facilitando a manutenção e otimização do processo. O Profibus DP é amplamente adotado em várias indústrias, incluindo automotiva, de alimentos e bebidas, farmacêutica e de energia. Ele é uma tecnologia confiável e eficaz para a automação de processos em grande escala.
PROFINET é um protocolo de comunicação de dados em tempo real utilizado em sistemas de automação industrial para conectar dispositivos periféricos a controladores de nível superior, como sistemas de controle distribuído (DCS) e controladores lógicos programáveis (PLC). O PROFINET utiliza uma rede Ethernet industrial para transmitir dados de controle e de processo em tempo real. Ele permite a comunicação bidirecional de dados entre dispositivos em rede, incluindo sensores, atuadores, servo drives e controladores. O PROFINET oferece recursos avançados de diagnóstico e segurança, além de suportar altas taxas de transferência de dados. O protocolo PROFINET é altamente flexível e pode ser usado em vários níveis de automação industrial, desde o chão de fábrica até o nível corporativo. Ele também pode ser facilmente integrado com sistemas de TI existentes, permitindo uma conexão direta entre a produção e os sistemas empresariais. O PROFINET é amplamente adotado em várias indústrias, incluindo automotiva, alimentos e bebidas, farmacêutica e de energia. Ele é uma tecnologia confiável e eficaz para a automação de processos em grande escala e permite que as empresas aumentem a eficiência da produção e reduzam os custos operacionais.
EtherCAT: EtherCAT é um protocolo de comunicação industrial em tempo real projetado para obter transferência de dados em alta velocidade com atraso mínimo. É baseado em Ethernet e suporta a troca de dados em tempo real e não em tempo real. EtherCAT é conhecido por seus tempos de ciclo rápidos, baixa latência e alta precisão de sincronização.
SERCOS: SERCOS (Sistema de Comunicação Serial em Tempo Real) é um protocolo de comunicação industrial em tempo real projetado para fornecer transferência de dados em alta velocidade com alta precisão e sincronização. Suporta a troca de dados em tempo real e não em tempo real e é conhecido por sua alta precisão e comportamento determinístico.
Ethernet POWERLINK: Ethernet POWERLINK é um protocolo de comunicação industrial em tempo real projetado para obter transferência de dados em alta velocidade com atraso mínimo. É baseado em Ethernet e suporta a troca de dados em tempo real e não em tempo real. Ethernet POWERLINK é conhecido por sua baixa latência, alta precisão de sincronização e facilidade de integração.
CANopen (Controller Area Network open): é um protocolo de comunicação de barramento de campo que permite a comunicação entre dispositivos de campo e sistemas de controle. Ele é amplamente utilizado em aplicações de automação industrial e é projetado para ser escalável e interoperável.
DeviceNet: é um protocolo de comunicação de barramento de campo que permite a comunicação entre dispositivos de campo e sistemas de controle. Ele é amplamente utilizado em aplicações de automação industrial e é projetado para ser simples e fácil de usar.
Modbus: Modbus é um protocolo de comunicação industrial simples e amplamente utilizado que é frequentemente usado em aplicações de automação de baixo nível. Ele suporta comunicação serial e Ethernet e pode ser usado para aplicativos simples e complexos. O Modbus é conhecido por sua simplicidade, confiabilidade e flexibilidade. O Modbus RTU é uma variante do protocolo Modbus que é usada em redes de barramento serial. Ele é amplamente utilizado em aplicações de automação industrial, como controle de processos e monitoramento de dispositivos.

Esses são apenas alguns dos principais protocolos utilizados nos níveis intermediários da pirâmide da automação. A escolha do protocolo depende das necessidades específicas da aplicação, como os requisitos de largura de banda, segurança, escalabilidade e interoperabilidade.

Protocolos dos níveis inferiores

Os protocolos mais utilizados nos níveis inferiores da pirâmide da automação são aqueles que permitem a comunicação entre dispositivos de campo, como sensores e atuadores, e sistemas de controle. Aqui estão alguns dos principais protocolos utilizados nos níveis inferiores da pirâmide da automação:

HART (Highway Addressable Remote Transducer) é um protocolo de comunicação digital utilizado em instrumentação de processo para medir variáveis como pressão, temperatura e nível de líquidos e gases. Ele é projetado para operar em conjunto com instrumentos de campo analógicos convencionais, permitindo a transmissão simultânea de sinal analógico e dados digitais sobre uma única linha de comunicação. O protocolo HART utiliza modulação em frequência (FSK) para transmitir dados digitais em um sinal analógico. Ele fornece informações adicionais sobre os instrumentos de campo, como valores de medição, configurações, alarmes e diagnósticos de falhas, permitindo o monitoramento remoto, configuração e manutenção desses instrumentos. Isso ajuda a reduzir o tempo de inatividade, aumentar a eficiência do processo e melhorar a qualidade do produto. O HART é um protocolo comum em indústrias de processo, como petróleo e gás, química e farmacêutica, e é frequentemente utilizado em instrumentos de campo, como transmissores de pressão, temperatura, medidores de vazão e válvulas de controle. Ele oferece uma solução de baixo custo e fácil integração para instrumentação de processo, permitindo a coleta de dados digitais sem a necessidade de substituir toda a instrumentação analógica existente.
Profibus PA (Process Automation): é uma variante do protocolo Profibus utilizado em aplicações de automação de processos. O Profibus PA é usado para conectar instrumentos de campo, como transmissores de pressão, temperatura, medidores de fluxo e válvulas de controle, a sistemas de controle, como sistemas de controle distribuído (DCS) e controladores lógicos programáveis (PLC). Ele também é capaz de transmitir dados digitais e analógicos, além de operar em ambientes perigosos e explosivos. O protocolo Profibus PA é frequentemente utilizado em aplicações industriais, onde a comunicação precisa e confiável entre instrumentos de campo e sistemas de controle é fundamental. Ele também oferece recursos avançados de diagnóstico para ajudar na identificação e correção de problemas no campo. O Profibus PA é frequentemente utilizado em indústrias de processo, como química, petróleo e gás e farmacêutica, onde é importante garantir a segurança e a eficiência da produção.
Foundation Fieldbus H1: é um protocolo de comunicação digital utilizado em aplicações de controle de processos em indústrias como química, petróleo e gás e farmacêutica. Ele utiliza uma camada física de par trançado ou fibra óptica para transmitir dados entre instrumentos de campo, como transmissores de pressão, temperatura, medidores de fluxo e válvulas de controle, e sistemas de controle, como sistemas de controle distribuído (DCS) e controladores lógicos programáveis (PLC). Ele é capaz de transmitir dados digitais e analógicos, além de fornecer recursos avançados de diagnóstico para ajudar na identificação e resolução de problemas no campo. Ele também é projetado para oferecer alta velocidade e comunicação determinística, garantindo que as informações sejam transmitidas de forma precisa e confiável. O protocolo Foundation Fieldbus H1 é amplamente utilizado em aplicações de controle de processos que exigem alta precisão e confiabilidade, especialmente em indústrias onde a segurança é crítica, como a indústria química e petroquímica. Ele também é frequentemente utilizado em aplicações que exigem a coleta e análise de dados em tempo real para otimizar o processo de produção.
IO-Link: é um protocolo de comunicação de barramento de campo usado principalmente em aplicações de automação industrial para a comunicação entre sensores e atuadores. Ele é projetado para ser simples e fácil de usar, e permite a comunicação bidirecional entre dispositivos de campo e sistemas de controle.
AS-Interface (AS-i) é um protocolo de comunicação em série utilizado em sistemas de automação industrial para conectar dispositivos periféricos de baixo nível, como sensores, atuadores e switches, a controladores de nível superior, como sistemas de controle distribuído (DCS) e controladores lógicos programáveis (PLC). O AS-i utiliza uma topologia de barramento comum para conectar até 62 dispositivos periféricos a um único mestre. Ele utiliza uma linha de 2 condutores, normalmente um cabo amarelo, para alimentar dispositivos e transmitir dados de controle e de processo, tornando a instalação rápida e fácil. O protocolo AS-i é projetado para fornecer uma solução simples e de baixo custo para a automação de processos em pequena escala. Ele oferece um conjunto limitado de recursos de comunicação, mas é ideal para aplicações que exigem apenas recursos básicos de controle e monitoramento. O AS-i é amplamente utilizado em indústrias de manufatura, como automotiva, alimentícia, têxtil e de embalagens, onde a automação de processos de pequena escala é comum. Ele é uma tecnologia robusta e confiável que pode ser facilmente integrada em sistemas de automação existentes, permitindo que as empresas melhorem a eficiência do processo e reduzam os custos de produção.
CAN (Controller Area Network): é um protocolo de comunicação de barramento de campo usado principalmente em aplicações automotivas e de transporte. Ele permite a comunicação bidirecional entre dispositivos de campo e sistemas de controle, e é projetado para ser robusto e confiável.

Esses são apenas alguns dos principais protocolos utilizados nos níveis inferiores da pirâmide da automação. A escolha do protocolo depende das necessidades específicas da aplicação, como os requisitos de largura de banda, segurança, escalabilidade e interoperabilidade.

Comparativo das tecnologias Fieldbus, Ethernet Industrial e Internet das Coisas

É possível classificar os protocolos industriais em três categorias amplas: Fieldbus, Ethernet Industrial e IoT.

Fieldbus: Esta categoria inclui protocolos que foram desenvolvidos para permitir a comunicação entre dispositivos de campo em tempo real. Eles são usados principalmente em aplicações de controle de processos industriais e geralmente operam em redes dedicadas. Exemplos de protocolos Fieldbus incluem Profibus, Modbus, Foundation Fieldbus e DeviceNet.
Ethernet Industrial: Esta categoria inclui protocolos que foram projetados para permitir a comunicação em redes Ethernet, mas com recursos adicionais para torná-los adequados para aplicações industriais, como controle de processos, automação de fábricas e sistemas de supervisão. Exemplos de protocolos Ethernet Industrial incluem EtherNet/IP, Profinet, Modbus TCP e TCP/IP Industrial.
IoT: A Internet das Coisas (IoT) é um termo genérico para a conexão de dispositivos de todos os tipos à Internet para permitir a coleta e análise de dados. No contexto industrial, a IoT é usada para monitorar e controlar máquinas e processos, bem como para melhorar a eficiência operacional e a segurança. Os protocolos de IoT usados em aplicações industriais incluem MQTT, CoAP, OPC UA e AMQP.

É importante notar que essas categorias não são mutuamente exclusivas e que muitos protocolos industriais modernos incorporam elementos de mais de uma categoria.

Fieldbus

Os protocolos Fieldbus são um grupo de tecnologias de rede utilizadas para conectar dispositivos de campo em aplicações de automação industrial. Os protocolos Fieldbus foram desenvolvidos para permitir a comunicação em tempo real entre dispositivos de campo e sistemas de controle, o que é essencial para o controle de processos em aplicações industriais. Algumas das principais tecnologias Fieldbus incluem:

PROFIBUS: é um protocolo de comunicação digital de alta velocidade que pode ser usado para conectar dispositivos de campo, como sensores, atuadores e controladores, em sistemas de automação industrial. O PROFIBUS oferece alta velocidade de comunicação, além de suporte a diferentes topologias de rede, incluindo barramento e anel.
Modbus: é um protocolo de comunicação serial usado para conectar dispositivos de campo em aplicações de automação industrial. O Modbus é amplamente utilizado devido à sua simplicidade e baixo custo. Ele suporta várias topologias de rede, incluindo barramento e estrela, e é compatível com vários tipos de dispositivos, incluindo sensores, atuadores e controladores.
Foundation Fieldbus: é um protocolo digital de comunicação usado para conectar dispositivos de campo em sistemas de automação industrial. O Foundation Fieldbus oferece alta velocidade de comunicação e suporte a dispositivos inteligentes, como transmissores de pressão e temperatura. Ele é usado principalmente em aplicações de processos contínuos, como petróleo e gás, química e farmacêutica.
DeviceNet: é um protocolo de rede usado para conectar dispositivos de campo em sistemas de automação industrial. Ele usa um barramento CAN (Controller Area Network) para transmitir dados entre dispositivos. O DeviceNet suporta vários tipos de dispositivos, incluindo sensores, atuadores e controladores, e é amplamente utilizado em aplicações de manufatura.

Essas são apenas algumas das tecnologias Fieldbus disponíveis. Cada tecnologia tem suas próprias vantagens e desvantagens, e a escolha do protocolo depende das necessidades específicas da aplicação.

Ethernet Industrial

O Ethernet é um protocolo de comunicação amplamente utilizado em sistemas de automação e controle industrial, e existem vários protocolos Ethernet industriais que são utilizados em diversas aplicações. Alguns dos protocolos Ethernet industriais mais comuns incluem:

Ethernet/IP: o Ethernet/IP é um protocolo gerenciado pela Open DeviceNet Vendors Association (ODVA) e é baseado no Common Industrial Protocol (CIP). É um protocolo amplamente utilizado em indústrias como automotiva, alimentos e bebidas e farmacêutica, e é projetado para comunicação em tempo real entre dispositivos em ambientes industriais.
Profinet: o Profinet é um protocolo gerenciado pela PROFIBUS & PROFINET International (PI) e é baseado em Ethernet como camada física. É projetado para comunicação rápida e confiável em ambientes industriais e suporta comunicação cíclica e acíclica.
Modbus TCP: o Modbus TCP é um protocolo usado para conectar dispositivos em sistemas de automação e controle industrial. É baseado em Ethernet como camada física e é projetado para comunicação confiável em ambientes industriais.
EtherCAT: o EtherCAT é um protocolo baseado em Ethernet como camada física e é projetado para comunicação em tempo real em sistemas de automação e controle industrial. É gerenciado pelo EtherCAT Technology Group (ETG) e suporta comunicação cíclica e acíclica.
Powerlink: o Powerlink é um protocolo baseado em Ethernet como camada física e é projetado para comunicação em tempo real em sistemas de automação e controle industrial. É gerenciado pelo Ethernet Powerlink Standardization Group (EPSG) e suporta comunicação cíclica e acíclica.

Esses protocolos são amplamente utilizados em diversas aplicações industriais, incluindo manufatura, controle de processos, transporte e muito mais. A escolha do protocolo a ser utilizado muitas vezes depende dos requisitos específicos da aplicação, como taxas de transferência de dados, velocidade de comunicação e desempenho em tempo real.

Internet das Coisas

Existem vários protocolos utilizados em IoT, cada um com suas próprias características e usos específicos. Aqui estão alguns dos principais protocolos:

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport): é um protocolo de mensagens leve e assíncrono que é amplamente utilizado para IoT. Ele é projetado para ser eficiente em termos de largura de banda e consumo de energia, tornando-o adequado para dispositivos com recursos limitados, como sensores e atuadores. O MQTT é capaz de lidar com dispositivos em movimento e instáveis, tornando-o uma boa opção para aplicações móveis e de monitoramento remoto.
CoAP (Constrained Application Protocol): é um protocolo de aplicação projetado para ser usado em dispositivos com recursos limitados, como sensores e atuadores. Ele é usado para transferir dados entre dispositivos IoT e é projetado para ser eficiente em termos de largura de banda e consumo de energia. O CoAP é projetado para ser compatível com o HTTP, o que facilita a integração com a Internet.
HTTP (Hypertext Transfer Protocol): é o protocolo de comunicação padrão para a World Wide Web. Ele também é amplamente utilizado em IoT para transferir dados entre dispositivos e aplicativos. O HTTP é usado principalmente em dispositivos com recursos mais avançados, como gateways IoT e dispositivos de monitoramento.
AMQP (Advanced Message Queuing Protocol): é um protocolo de mensagens de nível empresarial que é projetado para fornecer uma comunicação confiável e segura entre dispositivos e aplicativos. O AMQP é capaz de lidar com grandes volumes de dados e é projetado para ser escalável. Ele é usado em aplicações industriais e de negócios.
OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture): é um protocolo de comunicação industrial padronizado que permite a transferência de dados entre dispositivos de campo e sistemas de controle. Ele é projetado para ser seguro, escalável e interoperável, tornando-o uma boa opção para aplicações industriais e de automação.

Esses são apenas alguns dos principais protocolos utilizados em IoT. A escolha do protocolo depende das necessidades específicas da aplicação, como os requisitos de largura de banda, segurança, eficiência energética e escalabilidade.

Protocolos Fieldbus

Os protocolos Fieldbus são utilizados em sistemas de automação industrial para permitir a comunicação entre dispositivos de campo e um controlador central. Esses protocolos têm algumas características gerais em comum:

Comunicação digital: Os protocolos Fieldbus usam comunicação digital para transferir dados e informações entre dispositivos de campo e o controlador central. Isso permite uma comunicação mais rápida, precisa e confiável do que os métodos de comunicação analógicos.
Comunicação bidirecional: Os protocolos Fieldbus permitem que a comunicação ocorra nos dois sentidos, do controlador central para os dispositivos de campo e vice-versa. Isso significa que os dispositivos de campo podem enviar informações para o controlador central, como leituras de sensores ou dados de controle, e o controlador pode enviar comandos e instruções de controle para os dispositivos de campo.
Configuração fácil: Os protocolos Fieldbus permitem a configuração fácil dos dispositivos de campo, geralmente por meio de ferramentas de software. Isso torna a instalação e configuração de novos dispositivos mais rápida e fácil.
Suporte a vários dispositivos: Os protocolos Fieldbus são capazes de suportar muitos dispositivos de campo diferentes, incluindo sensores, atuadores, controladores e outros equipamentos de automação industrial.
Controle distribuído: Os protocolos Fieldbus permitem a implementação de sistemas de controle distribuído, em que o controle é realizado por um conjunto de dispositivos de campo em vez de um único controlador central. Isso pode aumentar a confiabilidade e a resiliência do sistema de automação.
Variedade de protocolos: Existem muitos protocolos Fieldbus diferentes disponíveis, cada um com suas próprias especificações e recursos. Isso significa que os usuários podem escolher o protocolo mais adequado para suas necessidades específicas de automação.

Em resumo, os protocolos Fieldbus são caracterizados por sua comunicação digital bidirecional, configuração fácil, suporte a vários dispositivos, controle distribuído e variedade de protocolos disponíveis. Essas características tornam os protocolos Fieldbus uma escolha popular para sistemas de automação industrial em todo o mundo.

Protocolos FieldComm

Foundation Fieldbus H1: O protocolo Foundation Fieldbus H1 é um protocolo de barramento de campo utilizado em aplicações de automação industrial para controle de processos. Ele foi projetado para permitir a comunicação digital de dados entre dispositivos de campo, como sensores e atuadores, e sistemas de controle distribuídos (DCS). Uma das principais características do protocolo Foundation Fieldbus H1 é que ele permite a transmissão de dados digitais em tempo real, o que é essencial para o controle de processos em tempo real. Ele também suporta a transmissão de dados de diagnóstico, o que permite aos usuários monitorar o estado de seus dispositivos de campo em tempo real e identificar problemas de desempenho. O protocolo Foundation Fieldbus H1 usa uma topologia de rede baseada em um barramento linear, que permite a conexão de até 32 dispositivos de campo em uma única rede. Ele também suporta a capacidade de enviar informações em série, permitindo que os dispositivos de campo sejam endereçados individualmente. Uma das principais vantagens do protocolo Foundation Fieldbus H1 é que ele é altamente interoperável, o que significa que ele pode ser usado com dispositivos de campo de vários fornecedores. Além disso, ele suporta uma ampla gama de dispositivos de campo, desde sensores de temperatura e pressão até atuadores e válvulas. O protocolo Foundation Fieldbus H1 também é altamente seguro, com recursos de criptografia e autenticação que protegem a rede contra ameaças cibernéticas. Além disso, ele é altamente escalável e pode ser facilmente expandido para atender às necessidades de uma ampla gama de aplicações industriais.
HART: O protocolo HART (Highway Addressable Remote Transducer) é um protocolo de comunicação utilizado em sistemas de controle de processos industriais para a transmissão de dados digitais entre dispositivos de campo e sistemas de controle centralizados, como o DCS (Distributed Control System) ou o PLC (Programmable Logic Controller). Uma das principais características do protocolo HART é que ele utiliza uma técnica de superposição de sinal, permitindo que os dispositivos de campo transmitam dados digitais adicionais sobre um sinal analógico de 4-20 mA já existente. Isso permite que os dispositivos de campo que não possuem uma conexão digital própria possam ser integrados em uma rede digital sem a necessidade de substituição completa do hardware existente. O protocolo HART também suporta a transmissão de dados de diagnóstico, permitindo que os usuários monitorem o status dos seus dispositivos de campo em tempo real e identifiquem problemas de desempenho. Além disso, o protocolo HART é bidirecional, permitindo que os dispositivos de campo recebam comandos de configuração e controle do sistema centralizado. Outra característica importante do protocolo HART é que ele é altamente interoperável, o que significa que ele pode ser usado com dispositivos de campo de vários fornecedores. Além disso, ele é altamente seguro, com recursos de criptografia e autenticação que protegem a rede contra ameaças cibernéticas. O protocolo HART é amplamente utilizado em aplicações de controle de processos industriais, incluindo aplicações de automação de fábricas, processamento químico e petroquímico, energia eólica, geração de energia elétrica, tratamento de água e muitas outras. Ele é um protocolo de baixo custo e de fácil implementação, o que o torna uma solução viável para muitas empresas que buscam melhorar a eficiência de seus processos industriais.

Profibus DP/PA

PROFIBUS DP: O PROFIBUS DP (Decentralized Periphery) é um protocolo de comunicação de barramento de campo usado em automação industrial para troca de dados entre dispositivos de controle (por exemplo, controladores programáveis, inversores de frequência, sensores e atuadores). O DP é uma das variantes do protocolo PROFIBUS, que também inclui o PA (Process Automation). O PROFIBUS DP é projetado para a comunicação rápida e confiável de dados entre dispositivos de controle distribuídos, como sensores e atuadores, e controladores programáveis, como PLCs. Ele usa um barramento serial RS-485 para a transmissão de dados, permitindo a conexão de até 126 dispositivos em uma rede. O PROFIBUS DP é amplamente utilizado em indústrias como automotiva, alimentícia, química, petroquímica e outras, e é considerado um dos protocolos de barramento de campo mais estabelecidos e confiáveis disponíveis atualmente. O protocolo PROFIBUS DP é caracterizado por:
- Taxas de transmissão de dados de até 12 Mbits/s
- Distâncias de comunicação de até 12 km (dependendo da taxa de transmissão e do número de dispositivos na rede)
- Topologia de rede em linha, árvore ou estrela
- Comunicação mestre-escravo, com o mestre controlando a troca de dados com os dispositivos escravos
- Cada dispositivo na rede é endereçado de forma única
- Suporte a diferentes tipos de dispositivos e protocolos, como ProfiDrive (para acionamentos), ProfiSafe (para sistemas de segurança) e outros.
PROFIBUS PA: O PROFIBUS PA (Process Automation) é uma variação do protocolo PROFIBUS DP (Decentralized Periphery) desenvolvida especificamente para aplicações em automação de processos industriais. Ele foi projetado para atender às necessidades de comunicação digital em ambientes que requerem segurança intrínseca e alta eficiência de comunicação. O PROFIBUS PA é um protocolo de comunicação em série que utiliza o padrão RS-485 para a transmissão de dados. Ele permite a troca de informações entre instrumentos de campo, como sensores, transmissores e atuadores, e sistemas de controle distribuído (DCS) ou sistemas de automação programáveis (PLCs). Esses dispositivos podem ser conectados em rede através de um barramento de campo. O protocolo PROFIBUS PA é baseado no modelo de comunicação mestre/escravo, onde um mestre (DCS ou PLC) controla a comunicação com os escravos (instrumentos de campo). Ele utiliza uma técnica de comunicação assíncrona, em que as mensagens são transmitidas em quadros (frames) que contêm informações de identificação, controle e dados. Entre as principais características do protocolo PROFIBUS PA, estão a alta velocidade de comunicação (até 31,25 kbps), a capacidade de suportar grandes distâncias de cabo (até 1,5 km) e a possibilidade de integração com outros sistemas de automação e controle. Além disso, ele é capaz de fornecer dados de diagnóstico e status dos dispositivos conectados à rede, permitindo uma manutenção mais eficiente. O PROFIBUS PA também apresenta recursos avançados de segurança intrínseca, que permitem sua utilização em áreas classificadas como explosivas. Ele utiliza uma técnica de comunicação baseada em corrente limitada, que evita a geração de faíscas ou arcos elétricos que possam causar ignição em ambientes com gases inflamáveis ou poeira combustível. Em resumo, o protocolo PROFIBUS PA é uma solução de comunicação digital que oferece alta eficiência, segurança intrínseca e integração com outros sistemas de automação e controle. Ele é amplamente utilizado em aplicações de automação de processos em diversos setores industriais, como químico, petroquímico, farmacêutico e de alimentos e bebidas.

IO-Link

O protocolo IO-Link é um protocolo de comunicação de barramento de campo que é usado principalmente em aplicações de automação industrial para a comunicação entre sensores e atuadores. Ele permite a comunicação bidirecional entre dispositivos de campo e sistemas de controle, usando uma conexão digital.

O IO-Link é projetado para ser simples e fácil de usar. Ele usa cabos de 3 fios, que incluem uma linha de dados, uma linha de alimentação e uma linha de terra. Os dispositivos IO-Link podem ser conectados em série, sem a necessidade de cabos adicionais ou dispositivos de junção.

Uma das principais características do IO-Link é sua capacidade de fornecer informações detalhadas sobre os dispositivos de campo conectados. Os dispositivos IO-Link possuem identificadores únicos, que permitem que o sistema de controle identifique e configure automaticamente o dispositivo quando ele é conectado. Além disso, o IO-Link permite que os dispositivos de campo forneçam informações adicionais, como status de operação, dados de diagnóstico e parâmetros de configuração.

O IO-Link é compatível com diferentes tipos de dispositivos de campo, como sensores, atuadores, válvulas e medidores. Ele suporta diferentes tipos de dados, incluindo sinais digitais, analógicos e pulsos.

O protocolo IO-Link é projetado para ser interoperável e escalável. Ele suporta taxas de transferência de dados de até 230,4 kbps e pode ser usado em redes de campo maiores, como ProfiNet e EtherCAT. O IO-Link também é compatível com diferentes níveis de segurança, incluindo a criptografia de dados e a proteção contra acesso não autorizado.

Em resumo, o protocolo IO-Link é uma solução de comunicação de campo simples e versátil que permite a comunicação bidirecional entre dispositivos de campo e sistemas de controle. Ele oferece uma ampla gama de recursos, como identificação automática de dispositivos, dados de diagnóstico e configuração, e é projetado para ser escalável e interoperável.

CANopen

O protocolo CANopen é um protocolo de comunicação em rede de alto nível baseado em barramento CAN (Controller Area Network). É amplamente utilizado em sistemas de automação industrial, equipamentos médicos e outras aplicações que exigem comunicação em rede confiável e robusta.

O protocolo CANopen define um conjunto de serviços de comunicação que permitem que dispositivos de rede se comuniquem entre si. Ele usa uma abordagem cliente-servidor, em que um dispositivo (cliente) envia uma solicitação para outro dispositivo (servidor), que responde com uma mensagem. As mensagens CANopen podem ser usadas para ler ou escrever dados em dispositivos de campo, como sensores e atuadores, ou para controlar dispositivos de rede.

O protocolo CANopen usa um formato de mensagem compacto e eficiente, com campos de dados de tamanho fixo, o que o torna altamente escalável. Ele suporta uma ampla variedade de tipos de dados, incluindo números inteiros, números de ponto flutuante e dados de texto. Além disso, o protocolo CANopen oferece recursos avançados de diagnóstico e gerenciamento de erros para garantir a integridade da comunicação em rede.

O protocolo CANopen é altamente configurável e pode ser adaptado para atender às necessidades específicas de uma ampla variedade de aplicações. Ele é amplamente usado em sistemas de controle de movimento, robótica, sistemas de posicionamento, sistemas de gerenciamento de energia e outras aplicações de automação industrial.

Em resumo, o protocolo CANopen é um protocolo de comunicação em rede de alto nível baseado em barramento CAN. Ele usa uma abordagem cliente-servidor e define um conjunto de serviços de comunicação eficientes e escaláveis para dispositivos de rede. O protocolo CANopen é altamente configurável e é amplamente utilizado em sistemas de automação industrial e outras aplicações que exigem comunicação em rede confiável e robusta.

AS-interface

O AS-Interface (AS-i) é um protocolo de comunicação de rede usado em sistemas de automação industrial. Ele é amplamente utilizado para conectar dispositivos de campo, como sensores e atuadores, a um controlador programável (PLC) ou outro dispositivo de controle.

O protocolo AS-i usa um barramento de dois fios, no qual um cabo é usado para fornecer energia e comunicação para todos os dispositivos conectados. Isso torna a instalação rápida e fácil, e o custo de cabos e conexões é significativamente reduzido.

O protocolo AS-i é caracterizado por ser simples e robusto. Ele utiliza um formato de mensagem curta, que é otimizado para desempenho em tempo real, e fornece um mecanismo de detecção de erro robusto que permite detectar e corrigir erros de comunicação.

O AS-i oferece suporte a uma ampla variedade de dispositivos de campo, incluindo sensores, atuadores, interruptores de fim de curso e dispositivos de segurança. Ele também suporta a transmissão de dados de diagnóstico e status, o que ajuda os usuários a monitorar e manter os dispositivos de campo de maneira eficiente.

O protocolo AS-i é altamente escalável e pode ser facilmente integrado com outros sistemas de comunicação, como o Profibus e o Profinet. Isso o torna uma solução ideal para aplicações de automação industrial em que a flexibilidade, a eficiência e a facilidade de instalação são importantes.

Em resumo, o protocolo AS-i é um protocolo de comunicação de rede usado em sistemas de automação industrial. Ele é caracterizado por ser simples, robusto e altamente escalável, e é amplamente utilizado para conectar dispositivos de campo a um controlador programável ou outro dispositivo de controle. O protocolo AS-i oferece uma solução de baixo custo para instalações de comunicação em rede em ambientes industriais e pode ser facilmente integrado com outros sistemas de comunicação.

DeviceNet

DeviceNet é um protocolo de rede industrial que foi desenvolvido pela empresa Allen-Bradley (agora parte da Rockwell Automation) em 1994. Ele foi projetado para permitir a comunicação de dispositivos em rede, como sensores, atuadores e outros dispositivos de campo.

DeviceNet utiliza a topologia de rede de barramento linear, na qual cada dispositivo é conectado a um único cabo de rede. O cabo é conectado a um dispositivo de entrada/saída chamado "scanner", que é responsável por transmitir e receber mensagens entre os dispositivos na rede.

As mensagens DeviceNet são transmitidas em uma taxa de transferência de dados de até 500 kbps e podem ser enviadas em modo explícito ou implícito. As mensagens explícitas são usadas para trocar dados específicos entre os dispositivos, como informações de configuração ou estado. Já as mensagens implícitas são usadas para controlar dispositivos de campo, como sensores e atuadores.

DeviceNet também suporta recursos de diagnóstico e monitoramento, permitindo que os usuários monitorem o status de cada dispositivo na rede e detectem problemas de comunicação ou falhas no dispositivo. Além disso, o protocolo DeviceNet pode ser facilmente integrado a outros sistemas de controle, como o ControlNet ou o Ethernet Industrial.

Em resumo, o protocolo DeviceNet é uma tecnologia de rede industrial comumente usada para interconectar dispositivos de campo em ambientes de automação industrial. Ele é caracterizado por uma topologia de barramento linear, mensagens explícitas e implícitas, recursos de diagnóstico e monitoramento e facilidade de integração com outros sistemas de controle.

Modbus RTU

O protocolo Modbus RTU é um protocolo de comunicação serial amplamente utilizado em aplicações de automação industrial. Ele é usado para permitir a comunicação entre dispositivos de campo, como sensores e atuadores, e sistemas de controle, como CLPs (Controladores Lógicos Programáveis) ou PCs.

O Modbus RTU é um protocolo baseado em caracteres e usa um formato de mensagem simples e compacto para transmitir dados. Ele é transmitido em formato binário e usa a codificação de caracteres ASCII ou RTU (Binary), sendo a última a mais comum em aplicações industriais. O protocolo Modbus RTU é conhecido por sua eficiência e simplicidade, além de ser compatível com uma ampla variedade de dispositivos e sistemas de controle.

O protocolo Modbus RTU usa a arquitetura cliente-servidor, em que um dispositivo de controle (cliente) envia solicitações para dispositivos de campo (servidores), que respondem com os dados solicitados. Cada mensagem Modbus RTU contém um endereço de dispositivo (endereço de nó) que identifica o dispositivo de campo a ser lido ou controlado, bem como um código de função que define a operação a ser realizada, como leitura ou gravação de dados.

As mensagens Modbus RTU também incluem um checksum (CRC) para garantir a integridade dos dados transmitidos. O tempo de resposta do dispositivo de campo é rápido, com tempos de ciclo típicos variando de algumas dezenas de milissegundos a alguns segundos, dependendo da taxa de transmissão de dados.

O protocolo Modbus RTU pode ser implementado usando diferentes tipos de conexões seriais, como RS-232, RS-485 e RS-422. Ele suporta uma ampla variedade de tipos de dados, incluindo dados binários, números inteiros e números de ponto flutuante.

Em resumo, o protocolo Modbus RTU é um protocolo de comunicação serial amplamente utilizado em aplicações de automação industrial. Ele é conhecido por sua simplicidade e eficiência, além de ser compatível com uma ampla variedade de dispositivos e sistemas de controle. O protocolo Modbus RTU usa uma arquitetura cliente-servidor e usa um formato de mensagem simples e compacto para transmitir dados, com alta confiabilidade e baixa latência.

CC-Link

O protocolo CC-Link é um protocolo de comunicação serial usado em sistemas de controle e automação industrial para conectar dispositivos como PLCs, IHMs, sensores e atuadores em uma rede de comunicação.

O CC-Link foi desenvolvido pela Mitsubishi Electric Corporation em 1996 e atualmente é gerenciado pela CC-Link Partner Association (CLPA), que é uma organização sem fins lucrativos composta por mais de 3.000 empresas de todo o mundo.

O protocolo CC-Link é baseado em uma arquitetura mestre-escravo, na qual um controlador mestre, como um PLC, controla a comunicação com vários dispositivos escravos, como sensores e atuadores. Ele usa uma topologia em anel, na qual cada dispositivo é conectado em série com o próximo, formando um anel fechado.

A comunicação é realizada em alta velocidade, permitindo o controle em tempo real de dispositivos e processos industriais. Além disso, o CC-Link possui recursos de diagnóstico e monitoramento, o que permite que os dispositivos sejam facilmente gerenciados e solucionados problemas em caso de falhas na rede.

O CC-Link também é compatível com outros protocolos, como o CC-Link IE (Industrial Ethernet), que permite a integração de dispositivos de diferentes fabricantes em uma única rede.

Em resumo, o protocolo CC-Link é uma solução robusta e confiável para a comunicação em sistemas de controle e automação industrial, oferecendo alta velocidade, facilidade de diagnóstico e monitoramento, e compatibilidade com outros protocolos.

LON

A tecnologia LON é baseada nas seguintes ideias básicas: Avanços tecnológicos permitem componentes e controles cada vez menores e ao mesmo tempo mais inteligentes que podem ser usados em quase qualquer lugar. O controle central já não é mais necessário. Requisitos cada vez mais complexos para funções de controle e monitoramento devem ser divididos em subobjetos para que transparência e margem para variação sejam mantidas. A inteligência distribuída promove essa divisão. A pressão crescente de custos requer sistemas padronizados e modulares que possam ser construídos, expandidos ou modificados rapidamente e facilmente, e que dependam de infraestruturas existentes. Como resultado, as redes LON são caracterizadas por suas funções não serem controladas centralmente, mas cada nó distribuído ter inteligência livremente programável. O sistema de controle descentralizado mantém o sistema geral modular e flexível. Telegramas de sensores e controle são transmitidos em topologias de qualquer tipo e com os mais diversos meios. Suas informações de status e comando podem acionar ações em qualquer local e em qualquer participante dentro da rede LON. No campo da automação predial, por exemplo, controles de acesso, sistemas de aquecimento e iluminação podem se comunicar via LON.

LON é um dos principais sistemas de automação predial. O LON é usado em todo o mundo e também é utilizado em aplicações industriais e para tarefas fora da automação predial.

A tecnologia LON é padronizada em todo o mundo como ISO/IEC 14908 - incluindo todos os diferentes meios de transmissão.

Protocolos Ethernet Industrial

Ethernet é uma tecnologia amplamente utilizada em redes locais (LANs) tanto em ambientes comerciais quanto industriais. O Ethernet industrial refere-se ao uso da tecnologia Ethernet em sistemas de automação e controle industrial, que possuem requisitos únicos em comparação com redes de escritórios tradicionais.

Aqui estão algumas características do Ethernet industrial:

Robustez: As redes Ethernet industriais precisam operar de maneira confiável em ambientes adversos com altos níveis de ruído, vibração e flutuações de temperatura. Elas devem ser projetadas para suportar interferência eletromagnética (EMI) e interferência de radiofrequência (RFI) de equipamentos próximos.
Determinismo: As redes Ethernet industriais exigem cronometragem precisa e previsível para garantir que os dados sejam transmitidos e recebidos de maneira oportuna. Isso é fundamental para sistemas de controle e processos em tempo real, onde mesmo pequenos atrasos podem ter graves consequências.
Redundância: Para garantir alta disponibilidade e minimizar o tempo de inatividade, as redes Ethernet industriais geralmente incorporam componentes redundantes, como vários caminhos de rede, switches e fontes de alimentação.
Segurança: As redes Ethernet industriais precisam ser protegidas contra acesso não autorizado e ataques cibernéticos, que podem ter graves consequências de segurança e operacionais. Isso pode envolver o uso de firewalls, controle de acesso, criptografia e outras medidas de segurança.
Escalabilidade: As redes Ethernet industriais devem ser capazes de acomodar uma ampla variedade de dispositivos e aplicativos, desde sensores e atuadores até sistemas de controle e software empresarial. Elas devem ser capazes de dimensionar para cima ou para baixo, conforme necessário, para suportar os requisitos comerciais em constante mudança.

No geral, as redes Ethernet industriais são projetadas para fornecer comunicação confiável, determinística e segura para aplicações de controle e automação industrial.

Ethernet/IP

Ethernet/IP é um protocolo de comunicação industrial amplamente utilizado que é usado para conectar e comunicar com diferentes tipos de dispositivos em um ambiente de automação industrial. É um protocolo de camada de aplicação baseado no Protocolo Industrial Comum (CIP) e utiliza Ethernet como camada física.

O Ethernet/IP permite a comunicação em tempo real entre dispositivos e é projetado para funcionar em uma ampla variedade de configurações industriais, incluindo sistemas de manufatura, controle de processos e sistemas de transporte. O protocolo é gerenciado pela ODVA (Open DeviceNet Vendors Association), uma organização internacional que define os padrões para o Ethernet/IP.

Algumas das principais características do Ethernet/IP incluem:

Suporte aos protocolos TCP e UDP
A capacidade de trocar dados entre dispositivos usando uma variedade de serviços de mensagens, incluindo mensagens de entrada/saída (I/O), mensagens explícitas e filas de mensagens
A capacidade de suportar comunicação cíclica e acíclica
Suporte à comunicação ponto a ponto e multicast
Suporte a uma variedade de tipos de dados, incluindo valores booleanos, inteiros e reais.

O Ethernet/IP é usado em uma variedade de aplicações industriais, incluindo controle de movimento, visão de máquina e robótica. Também é usado em indústrias como alimentos e bebidas, automotiva e farmacêutica.

Para usar o Ethernet/IP em um ambiente industrial, os dispositivos devem ser configurados com endereços IP e configurações de rede, e os dados que precisam ser trocados entre dispositivos devem ser definidos usando os serviços de mensagens apropriados.

O EtherNet/IP Safety é uma variante do protocolo EtherNet/IP que suporta comunicação segura entre dispositivos de segurança e controle em sistemas de automação industrial.

Profinet

Profinet é um protocolo de comunicação industrial amplamente utilizado para comunicação em tempo real em ambientes de automação industrial. É um protocolo baseado em padrões desenvolvido e gerenciado pela PROFIBUS & PROFINET International (PI), uma organização internacional que estabelece os padrões para o Profinet.

Profinet é baseado em Ethernet como camada física e suporta os protocolos TCP e UDP. O protocolo oferece comunicação rápida e confiável entre dispositivos e permite a troca de grandes quantidades de dados em tempo real. Profinet é projetado para funcionar em uma variedade de ambientes industriais, incluindo sistemas de manufatura, controle de processos e transporte.

Algumas das principais características do Profinet incluem:

Suporte para comunicação cíclica e acíclica
Suporte para troca de dados em tempo real
Comunicação de alta velocidade com taxas de dados de até 100 Mbps
Suporte para vários canais de comunicação, incluindo comunicação padrão TCP/IP, comunicação isócrona em tempo real (IRT) e comunicação assíncrona
Suporte para comunicação ponto a ponto e multicast
Suporte para uma variedade de tipos de dados, incluindo valores booleanos, inteiros e reais

Profinet é usado em uma variedade de aplicações industriais, incluindo controle de movimento, visão de máquina e robótica. Também é usado em setores como alimentos e bebidas, automotivo e farmacêutico.

Para usar o Profinet em um ambiente industrial, os dispositivos devem ser configurados com endereços IP e configurações de rede, e os dados que precisam ser trocados entre os dispositivos devem ser definidos usando os serviços de mensagens apropriados. O Profinet também suporta uma variedade de recursos de segurança, incluindo autenticação e criptografia, para ajudar a proteger as redes industriais contra acesso não autorizado e ameaças cibernéticas.

EtherCAT

EtherCAT é um protocolo de comunicação industrial baseado em Ethernet como camada física. É projetado para comunicação em tempo real em sistemas de automação e controle industrial e é gerenciado pelo EtherCAT Technology Group (ETG).

EtherCAT é um protocolo de alta velocidade que usa um método "processing on the fly" (POF) para reduzir o atraso na comunicação e aumentar o desempenho em tempo real do sistema. Isso permite que o EtherCAT alcance taxas de transferência de dados muito altas, com tempos de ciclo típicos de 100 microssegundos ou menos.

Algumas das principais características do EtherCAT incluem:

Suporte para comunicação cíclica e acíclica
Comunicação em alta velocidade com taxas de dados de até 10 Gbps
Suporte para sincronização de relógio distribuído, o que permite a sincronização precisa de dispositivos no sistema
Suporte para uma variedade de tipos de dados, incluindo valores booleanos, inteiros e reais
Suporte para comunicação ponto a ponto e multicast
Suporte para hot-plugging, que permite que dispositivos sejam adicionados ou removidos da rede sem interromper a comunicação.

O EtherCAT é amplamente utilizado em indústrias como manufatura, controle de processos e sistemas de transporte. Também é usado em aplicações como controle de movimento, visão de máquina e robótica.

Para usar o EtherCAT em um ambiente industrial, os dispositivos devem ser configurados com endereços IP e configurações de rede, e os dados que precisam ser trocados entre os dispositivos devem ser definidos usando os serviços de mensagens apropriados. O EtherCAT também suporta uma variedade de recursos de segurança, incluindo autenticação e criptografia, para ajudar a proteger redes industriais contra acesso não autorizado e ameaças cibernéticas.

Em geral, o EtherCAT é um protocolo robusto e confiável que oferece comunicação em alta velocidade e desempenho em tempo real, tornando-o adequado para uma ampla variedade de aplicações industriais.

Powerlink

Powerlink é um protocolo de comunicação industrial baseado em Ethernet como camada física. Ele é projetado para comunicação em tempo real em sistemas de automação e controle industrial e é gerenciado pelo Grupo de Padronização Ethernet Powerlink (EPSG).

Powerlink é um protocolo de alta velocidade que usa um método de "processamento em tempo real" (POF) para reduzir o atraso de comunicação e aumentar o desempenho em tempo real do sistema. Isso permite que o Powerlink alcance taxas de transferência de dados muito altas, com tempos típicos de ciclo de 100 microssegundos ou menos.

Algumas das principais características do Powerlink incluem:

Suporte a comunicação cíclica e acíclica
Comunicação de alta velocidade com taxas de dados de até 100 Mbps
Suporte à sincronização de relógio distribuída, o que permite a sincronização precisa de dispositivos no sistema
Suporte a uma variedade de tipos de dados, incluindo valores booleanos, inteiros e reais
Suporte a comunicação ponto a ponto e multicast
Suporte a hot-plugging, que permite que dispositivos sejam adicionados ou removidos da rede sem interromper a comunicação.

O Powerlink é amplamente utilizado em setores como manufatura, controle de processos e sistemas de transporte. Também é usado em aplicações como controle de movimento, visão de máquina e robótica.

Para usar o Powerlink em um ambiente industrial, os dispositivos devem ser configurados com endereços IP e configurações de rede, e os dados que precisam ser trocados entre os dispositivos devem ser definidos usando os serviços de mensagens apropriados. O Powerlink também suporta uma variedade de recursos de segurança, incluindo autenticação e criptografia, para ajudar a proteger as redes industriais contra acesso não autorizado e ameaças cibernéticas.

No geral, o Powerlink é um protocolo robusto e confiável que oferece comunicação de alta velocidade e desempenho em tempo real, tornando-o adequado para uma ampla variedade de aplicações industriais.

SERCOS

SERCOS (Serial Real-time Communication System) é um protocolo de comunicação industrial que é usado para controle em tempo real de sistemas de automação e movimento. Foi originalmente desenvolvido no início dos anos 1990 por um grupo de empresas de automação e agora é gerenciado pela organização de usuários SERCOS International.

SERCOS é um protocolo de alta velocidade baseado em fibra óptica que fornece comunicação determinística com tempos de ciclo tão baixos quanto 31,25 µs. É um protocolo mestre-escravo em que um controlador (mestre) se comunica com vários dispositivos (escravos) em uma única linha de comunicação. O protocolo suporta até 254 dispositivos em uma única rede, e o ciclo de comunicação pode ser sincronizado em todos os dispositivos da rede.

Algumas das principais características do SERCOS incluem:

Comunicação de alta velocidade com taxas de dados de até 100 Mbps
Comunicação determinística com tempos de ciclo tão baixos quanto 31,25 µs
Suporte para comunicação cíclica e acíclica
Suporte para sincronização distribuída de relógio, que permite sincronização precisa de dispositivos no sistema
Suporte para uma variedade de tipos de dados, incluindo valores booleanos, inteiros e reais
Suporte para comunicação ponto a ponto e multicast.

SERCOS é amplamente utilizado em indústrias como manufatura, embalagem e robótica. É frequentemente utilizado em aplicações que requerem controle de movimento preciso, como máquinas CNC e braços robóticos.

Para usar SERCOS em um ambiente industrial, os dispositivos devem ser configurados com endereços de rede e parâmetros de comunicação, e os dados que precisam ser trocados entre dispositivos devem ser definidos usando os serviços de mensagem apropriados. O SERCOS também suporta uma variedade de recursos de segurança, incluindo autenticação e criptografia, para ajudar a proteger as redes industriais contra acesso não autorizado e ameaças cibernéticas.

No geral, SERCOS é um protocolo confiável e de alto desempenho que é bem adequado para aplicações industriais que exigem controle preciso e comunicação de alta velocidade.

Protocolos FieldComm

Foundation Fieldbus HSE: O protocolo Foundation Fieldbus HSE (High-Speed Ethernet) é uma variação do protocolo Foundation Fieldbus, que é um protocolo de comunicação digital usado em sistemas de controle de processos industriais. O HSE é uma versão mais rápida e mais avançada do protocolo original, que utiliza Ethernet como meio de comunicação. O HSE é projetado para ser uma rede de alta velocidade e alta confiabilidade, capaz de suportar até 100 Mbps de taxa de dados, permitindo que mais dados sejam transmitidos em menos tempo. Ele usa uma topologia de rede linear ou em anel, que pode ser configurada para redundância para garantir alta disponibilidade. O HSE usa a tecnologia de comunicação em tempo real (Real-time Ethernet) para permitir que os dados sejam transmitidos com precisão e previsibilidade em ambientes industriais. Ele também suporta recursos avançados, como diagnóstico de dispositivos, parametrização remota e gerenciamento de falhas de dispositivos. O protocolo HSE usa o modelo de camadas OSI (Open Systems Interconnection) para separar as funções de comunicação em diferentes camadas. Ele suporta uma variedade de modelos de objetos, permitindo que as aplicações possam ser configuradas de maneira flexível e personalizada para atender às necessidades específicas de uma determinada aplicação. Em resumo, o protocolo Foundation Fieldbus HSE é uma solução de rede avançada, de alta velocidade e confiabilidade para comunicação digital em sistemas de controle de processos industriais, oferecendo recursos avançados e suporte para uma variedade de modelos de objetos para personalização de aplicações.
Ethernet-APL: Ethernet-APL é uma tecnologia de rede de comunicação industrial desenvolvida para suportar a transmissão de dados em ambientes industriais, especialmente em processos de automação e controle. A sigla APL significa "Advanced Physical Layer" (Camada Física Avançada) e refere-se ao novo padrão de cabo Ethernet que permite uma transmissão confiável de dados em ambientes adversos, como locais com alta interferência eletromagnética e alta tensão. A Ethernet-APL foi desenvolvida pela FieldComm Group, uma organização sem fins lucrativos que se dedica a promover a interoperabilidade de dispositivos de comunicação em sistemas de automação e controle. Essa tecnologia é baseada na Ethernet industrial padrão IEEE 802.3 e usa um protocolo de comunicação especializado chamado "Ethernet-APL protocol" para garantir a confiabilidade e a segurança da transmissão de dados em ambientes industriais. A Ethernet-APL oferece várias vantagens em relação a outras tecnologias de rede, incluindo uma taxa de transmissão de dados de até 10 Gbps, suporte a distâncias de até 1000 metros e capacidade de alimentação de dispositivos através do cabo Ethernet (PoE). Além disso, a Ethernet-APL é compatível com os padrões de comunicação existentes em sistemas de automação e controle, como HART, Foundation Fieldbus e Profibus, permitindo a integração fácil e eficiente de dispositivos de comunicação em um único sistema.
HART-IP: O HART-IP é um protocolo de comunicação que permite a transmissão de dados do Protocolo HART (Highway Addressable Remote Transducer) através de redes Ethernet/IP. O HART é um protocolo de comunicação digital bidirecional utilizado em sistemas de controle de processos para monitorar e controlar equipamentos de campo, como transmissores de pressão, temperatura, vazão, entre outros. O HART-IP é projetado para fornecer uma maneira fácil e eficiente de integrar dispositivos HART em sistemas de automação industrial baseados em Ethernet/IP. Ele permite que as informações dos dispositivos HART sejam transmitidas pela rede de Ethernet/IP, facilitando a coleta de dados e a monitoração remota dos dispositivos em tempo real. O protocolo HART-IP consiste em dois componentes principais: o HART-IP Server e o HART-IP Client. O HART-IP Server é responsável por fornecer uma interface de comunicação Ethernet/IP para os dispositivos HART conectados a ele. Ele também gerencia a conexão entre o dispositivo HART e o cliente HART-IP. O HART-IP Client, por sua vez, é responsável por se comunicar com o HART-IP Server para obter informações do dispositivo HART. Uma das principais vantagens do protocolo HART-IP é que ele permite que as informações do dispositivo HART sejam acessadas a partir de qualquer lugar da rede Ethernet/IP. Além disso, ele fornece uma interface padrão para a comunicação com dispositivos HART, o que facilita a integração de diferentes dispositivos em sistemas de controle de processos. Em resumo, o protocolo HART-IP é um protocolo de comunicação que permite a transmissão de dados do protocolo HART através de redes Ethernet/IP. Ele facilita a integração de dispositivos HART em sistemas de automação industrial baseados em Ethernet/IP e permite a coleta de informações do dispositivo em tempo real.

Modbus TCP

O protocolo Modbus TCP é uma variante do protocolo Modbus, que é um protocolo de comunicação serial amplamente utilizado em sistemas de automação industrial. O Modbus TCP é baseado em Ethernet e permite a transmissão de dados em tempo real entre dispositivos em uma rede local (LAN).

O protocolo Modbus TCP é projetado para fornecer comunicação de dados simples, rápida e confiável entre dispositivos em uma rede, como controladores lógicos programáveis (PLCs), sensores, atuadores, IHMs (interfaces homem-máquina), entre outros. Ele usa um modelo cliente/servidor, em que um dispositivo cliente faz uma solicitação ao servidor para acessar ou controlar um dispositivo específico.

O Modbus TCP é capaz de suportar altas taxas de dados, com velocidades de transmissão de até 100 Mbps, permitindo a transmissão rápida de grandes quantidades de dados. Ele também é projetado para ser facilmente configurável e fácil de usar, com muitas ferramentas disponíveis para ajudar na configuração e monitoramento de dispositivos.

O protocolo Modbus TCP é muito flexível e escalável, permitindo que os usuários adicionem ou removam dispositivos da rede com facilidade, sem comprometer o desempenho ou a confiabilidade da rede. Ele também suporta a interoperabilidade entre diferentes fabricantes, o que significa que dispositivos de diferentes fornecedores podem ser integrados em uma rede Modbus TCP sem problemas.

Em resumo, o protocolo Modbus TCP é uma tecnologia de rede avançada, projetada para fornecer comunicação confiável e em tempo real entre dispositivos em uma rede local. Ele é rápido, flexível e escalável, permitindo a fácil configuração e monitoramento de dispositivos, além de suportar a interoperabilidade entre diferentes fabricantes.

CC-Link IE

O CC-Link IE (Control & Communication Link Industrial Ethernet) é um protocolo de Ethernet industrial desenvolvido pela Mitsubishi Electric. Ele é projetado para permitir uma comunicação de alta velocidade e confiabilidade em sistemas de automação industrial, incluindo automação de fábricas, sistemas de controle de movimento e sistemas de controle de processo.

O CC-Link IE é um protocolo aberto, que pode ser implementado por qualquer fabricante de equipamentos de automação. Ele suporta comunicação em tempo real, com tempos de resposta de até 31,25 µs para cada nó da rede, permitindo o controle de alta precisão em sistemas de automação de fábrica. Além disso, ele utiliza a arquitetura de rede em anel redundante, que garante alta disponibilidade e tolerância a falhas em sistemas críticos.

O CC-Link IE suporta a comunicação de dados de alta velocidade, com taxas de transferência de até 1 Gbps. Ele também suporta a comunicação de dados não-cíclicos, permitindo que dispositivos de campo se comuniquem com sistemas de controle de nível superior, como sistemas MES (Manufacturing Execution System) e ERP (Enterprise Resource Planning).

O protocolo CC-Link IE é composto por duas partes: a camada de aplicação e a camada de transporte. A camada de aplicação define a estrutura e o formato dos dados que são transmitidos pela rede, enquanto a camada de transporte é responsável pelo controle de fluxo e pela gestão da comunicação.

Em resumo, o CC-Link IE é um protocolo de Ethernet industrial de alta velocidade e confiabilidade que permite a comunicação em tempo real em sistemas de automação industrial. Ele é amplamente utilizado em aplicações de automação de fábrica, controle de movimento e controle de processo em todo o mundo.

BACnet/IP

BACnet/IP é um protocolo de comunicação usado em sistemas de automação predial e HVAC (aquecimento, ventilação e ar condicionado) para fornecer interoperabilidade entre diferentes dispositivos e sistemas. Ele é baseado no protocolo BACnet, que é um protocolo aberto para comunicação em sistemas de automação predial.

O protocolo BACnet/IP utiliza o protocolo de internet (IP) para transportar pacotes de dados BACnet entre dispositivos. Ele permite que os dispositivos se comuniquem de maneira eficiente através de redes IP, incluindo redes locais (LANs) e redes de longa distância (WANs).

Os recursos do BACnet/IP incluem suporte para endereçamento de dispositivos baseado em IP, gerenciamento de dispositivos, detecção de dispositivos, controle de dispositivos, monitoramento e alarmes. Ele também suporta a transferência de arquivos entre dispositivos.

O protocolo BACnet/IP permite que diferentes sistemas de automação predial, como sistemas de controle de temperatura, iluminação e segurança, sejam integrados em um sistema abrangente de gerenciamento predial. Ele fornece uma solução escalável e flexível para sistemas de automação predial e pode ser usado em edifícios de vários tamanhos e complexidades.

Ethernet-APL

A Ethernet-APL (Advanced Physical Layer) é uma tecnologia de rede que foi desenvolvida especificamente para atender às necessidades de aplicações de automação industrial em ambientes adversos. É baseada na Ethernet padrão (IEEE 802.3), mas utiliza um cabeamento diferente e uma camada física (PHY) especializada para suportar distâncias maiores e operação confiável em ambientes com ruído elétrico, interferência eletromagnética e condições extremas de temperatura e umidade.

O cabo da Ethernet-APL é baseado na tecnologia de cabo de par trançado com blindagem (STP), mas com uma blindagem adicional para proteger contra interferência eletromagnética. O cabo pode ser instalado em distâncias elevadas sem a necessidade de repetidores, o que torna a Ethernet APL ideal para uso em grandes instalações industriais.

A Ethernet-APL também utiliza uma camada física especializada que suporta comunicações de alta velocidade e tolerância a falhas. Essa camada física permite que os dispositivos de automação industrial se comuniquem com eficiência e confiabilidade, mesmo em ambientes hostis.

Protocolos Internet Industrial das Coisas (IIoT)

Existem vários protocolos usados na Internet Industrial das Coisas (IIoT), e cada um tem suas próprias características e áreas de aplicação. Abaixo, estão listados alguns dos principais protocolos utilizados na IIoT:

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport): É um protocolo de comunicação de mensagens leve e eficiente para conectar dispositivos IoT a aplicações em nuvem. O MQTT é ideal para aplicações em que a largura de banda é limitada ou a conexão pode ser intermitente.
CoAP (Constrained Application Protocol): É um protocolo de aplicação que usa a mesma arquitetura da Web, mas foi projetado para funcionar em dispositivos com recursos limitados, como sensores e atuadores.
OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture): É um protocolo de comunicação de dados padronizado e interoperável usado para trocar informações entre diferentes sistemas, dispositivos e plataformas. OPC UA é frequentemente usado em aplicações de automação industrial e é considerado um dos padrões mais seguros e confiáveis para a IIoT.
DDS (Data Distribution Service): É um protocolo de comunicação de dados em tempo real para sistemas distribuídos, que permite que diferentes dispositivos e sistemas se comuniquem e troquem informações em tempo real.
Modbus: É um protocolo de comunicação de dados usado em aplicações de automação industrial para conectar dispositivos em redes serial ou Ethernet. Modbus é amplamente utilizado em sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) para monitoramento e controle de processos industriais.
BACnet (Building Automation and Control Networks): É um protocolo de comunicação padronizado para sistemas de automação predial e controle de energia. BACnet permite que diferentes sistemas de automação predial se comuniquem e compartilhem informações de forma padronizada e interoperável.
Zigbee: É um protocolo de comunicação sem fio de baixo consumo de energia para redes de sensores e dispositivos IoT. Zigbee é amplamente utilizado em aplicações de automação residencial e predial, bem como em sistemas de controle de iluminação e HVAC (aquecimento, ventilação e ar-condicionado).

Esses são apenas alguns dos principais protocolos usados na Internet Industrial das Coisas. Cada protocolo tem suas próprias vantagens e desvantagens, e a escolha do protocolo adequado depende da aplicação e dos requisitos específicos do sistema.

MQTT

O protocolo MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) é um protocolo de mensagens leve e eficiente, projetado para conectar dispositivos IoT (Internet das Coisas) a aplicações em nuvem. O MQTT é baseado no modelo de publicação/assinatura e usa um servidor intermediário (broker) para rotear as mensagens entre os dispositivos e as aplicações.

O MQTT foi projetado para ser leve e eficiente, permitindo que dispositivos com recursos limitados, como sensores e atuadores, possam se comunicar com aplicações em nuvem sem consumir muitos recursos de rede ou energia. O protocolo é ideal para aplicações em que a largura de banda é limitada ou a conexão pode ser intermitente.

O MQTT funciona com dois tipos de entidades: os dispositivos, que enviam e recebem as mensagens, e o broker, que roteia as mensagens entre os dispositivos e as aplicações. O MQTT usa o modelo de publicação/assinatura para enviar as mensagens, em que os dispositivos publicam as mensagens em um tópico (topic) específico e as aplicações se inscrevem nesse tópico para receber as mensagens.

O MQTT é baseado em um modelo TCP/IP, que define as conexões entre o broker e os dispositivos. O protocolo define três níveis de qualidade de serviço (QoS) para garantir a entrega confiável das mensagens: QoS 0 (entrega no máximo uma vez), QoS 1 (entrega pelo menos uma vez) e QoS 2 (entrega exatamente uma vez). O nível de QoS é definido pelo dispositivo que publica a mensagem e pode ser ajustado conforme necessário.

O protocolo MQTT tem uma ampla gama de aplicativos em IoT, como monitoramento e controle de processos industriais, monitoramento de saúde, gestão de energia, automação predial, entre outros. Ele é suportado por uma grande variedade de plataformas, linguagens de programação e dispositivos, tornando-o um dos protocolos mais populares para a Internet das Coisas.

OPC UA

OPC (OLE for Process Control) é um conjunto de protocolos e padrões de comunicação que permitem a troca de dados entre dispositivos de automação industrial, sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) e sistemas de gerenciamento de dados. Abaixo estão alguns dos principais protocolos OPC:

OPC UA (Unified Architecture): É um protocolo mais recente e mais avançado que substituiu os protocolos anteriores. O OPC UA (Unified Architecture) é um protocolo de comunicação para sistemas industriais que foi desenvolvido para fornecer interoperabilidade entre dispositivos de diferentes fornecedores e sistemas operacionais. Ele é projetado para fornecer uma maneira segura e confiável de compartilhar dados entre diferentes aplicativos de software e dispositivos em uma variedade de setores, incluindo manufatura, energia, automação predial e transporte. O protocolo OPC UA é baseado em uma arquitetura de serviços, que é composta por uma série de serviços de comunicação que são usados para gerenciar a troca de informações entre dispositivos e aplicativos. O protocolo OPC UA é projetado para ser independente de plataforma e linguagem, permitindo que os desenvolvedores criem aplicativos que possam ser executados em diferentes sistemas operacionais e dispositivos. Ele também oferece recursos de segurança avançados, como autenticação, autorização e criptografia, para garantir que as informações sejam compartilhadas de forma segura e protegida. O OPC UA usa um modelo de objeto para representar dados e informações sobre dispositivos e sistemas industriais. Esse modelo de objeto é definido em uma linguagem de descrição de dados padrão, que permite que as informações sejam compartilhadas de forma consistente entre diferentes aplicativos e dispositivos. O protocolo OPC UA suporta vários modelos de comunicação, incluindo comunicação ponto a ponto, multicast e publicação/assinatura. Ele também suporta uma variedade de protocolos de transporte, incluindo TCP/IP, UDP e HTTPS, para que possa ser usado em diferentes tipos de redes. O OPC UA é um protocolo flexível e poderoso que é amplamente utilizado em uma variedade de setores industriais. Ele é suportado por uma ampla variedade de dispositivos, plataformas e linguagens de programação, tornando-o uma escolha popular para a comunicação entre sistemas industriais.
OPC DA (Data Access): É o protocolo mais antigo e mais comum da família OPC. Ele permite a comunicação entre dispositivos de automação industrial e sistemas SCADA, permitindo a leitura e escrita de dados de processo em tempo real.
OPC HDA (Historical Data Access): Este protocolo permite o acesso a dados históricos de processos, que foram coletados e armazenados anteriormente em um sistema SCADA.
OPC A&E (Alarms and Events): Este protocolo permite a notificação de alarmes e eventos em tempo real em dispositivos de automação industrial e sistemas SCADA, fornecendo informações sobre eventos ocorridos nos processos monitorados.

Os protocolos OPC permitem que os dispositivos de automação industrial se comuniquem com sistemas de gerenciamento de dados e sistemas SCADA, permitindo a monitoração e controle de processos em tempo real. Eles são amplamente utilizados em indústrias como petróleo e gás, energia, manufatura, farmacêutica e muitas outras.

Protocolos CSA

A Connectivity Standards Alliance (anteriormente conhecida como Zigbee Alliance) é uma organização global sem fins lucrativos que promove a interoperabilidade de dispositivos IoT (Internet das Coisas) por meio do desenvolvimento e adoção de padrões abertos de comunicação sem fio. Abaixo estão alguns dos principais protocolos de comunicação desenvolvidos pela Connectivity Standards Alliance:

Zigbee: O protocolo Zigbee é um padrão aberto de comunicação sem fio de baixa potência e baixa taxa de dados, projetado para aplicações IoT (Internet das Coisas). Ele foi desenvolvido pela Zigbee Alliance, uma organização global sem fins lucrativos que promove a interoperabilidade entre dispositivos de diferentes fabricantes. O protocolo Zigbee opera na banda de frequência de 2,4 GHz e usa a técnica de espalhamento espectral de frequência (FHSS) para evitar interferências de outras fontes de radiofrequência. Ele também suporta outras bandas de frequência, como 915 MHz e 868 MHz, dependendo da região geográfica. O protocolo Zigbee é baseado em uma arquitetura de rede em malha, o que significa que cada dispositivo na rede pode se comunicar com qualquer outro dispositivo, mesmo que eles estejam fora do alcance direto de comunicação. Isso é possível porque cada dispositivo Zigbee pode funcionar como um roteador, encaminhando dados de outros dispositivos na rede. O protocolo Zigbee é altamente escalável, permitindo que redes Zigbee sejam expandidas para incluir milhares de dispositivos. Ele também é altamente seguro, usando criptografia avançada para proteger as comunicações entre dispositivos. O protocolo Zigbee suporta vários perfis de aplicação, que definem as características e funções específicas para diferentes tipos de dispositivos. Alguns exemplos de perfis de aplicação incluem o perfil de iluminação, o perfil de controle de energia e o perfil de segurança. O protocolo Zigbee é usado em uma variedade de aplicações IoT, incluindo iluminação inteligente, monitoramento de energia, controle de HVAC e segurança doméstica. Ele é amplamente utilizado em residências, prédios comerciais e industriais, bem como em ambientes externos.
Dotdot: Framework de interoperabilidade baseado em IP que permite que dispositivos IoT se comuniquem entre si independentemente do protocolo de comunicação subjacente.
Matter: Padrão de comunicação de dispositivos IoT que permite que dispositivos de diferentes fabricantes se comuniquem entre si de forma segura e interoperável, independentemente do protocolo de comunicação subjacente.
Thread: Protocolo de rede sem fio de baixa potência e baixa taxa de dados, baseado em IP, que oferece recursos avançados de segurança e gerenciamento de rede para dispositivos IoT em ambientes residenciais e comerciais.
Green Power: Padrão de comunicação de dispositivos IoT que permite a operação de dispositivos alimentados por bateria com longa duração em redes Zigbee.
Z-Wave: Protocolo de comunicação sem fio de baixa potência e baixa taxa de dados, projetado para aplicações IoT em residências e pequenos escritórios.

Esses são apenas alguns exemplos dos principais protocolos de comunicação desenvolvidos pela Connectivity Standards Alliance. A organização continua a desenvolver novos padrões e protocolos para atender às necessidades em constante evolução das aplicações IoT.

LORA

O protocolo LORA (Long Range) é uma tecnologia de comunicação sem fio desenvolvida pela empresa Semtech que utiliza modulação de espectro expandido para transmitir dados a longas distâncias com baixo consumo de energia.

O protocolo LORA utiliza uma técnica de modulação chamada de modulação em espalhamento espectral (spread spectrum), que espalha o sinal em uma largura de banda muito maior do que o necessário para transmitir os dados. Isso permite que o sinal seja transmitido em uma frequência mais baixa, o que aumenta o alcance e a eficiência energética da comunicação.

O LORA utiliza uma banda de frequência livre de licença em torno de 868 MHz (na Europa) ou 915 MHz (na América do Norte), o que permite que os dispositivos possam ser usados sem a necessidade de pagar taxas ou obter licenças de operação. Além disso, a tecnologia permite que os dispositivos sejam operados em modo "ultra baixa potência", o que possibilita uma vida útil de bateria de anos.

O protocolo LORA é frequentemente utilizado em aplicações de Internet das Coisas (IoT), onde dispositivos precisam transmitir dados em longas distâncias e com baixo consumo de energia, como sensores de monitoramento de temperatura, umidade, pressão, luminosidade, entre outros.

Especificações e tecnologias das redes industriais

A escolha de uma rede industrial depende de vários fatores, como o tipo de aplicação, a distância entre os dispositivos, a taxa de transferência de dados necessária, a confiabilidade da comunicação, o ambiente em que a rede será implantada e o custo do hardware e da manutenção.

Se a aplicação requer comunicação em tempo real, com alta taxa de transferência de dados e confiabilidade, é recomendável escolher uma rede com fio, como Ethernet Industrial ou PROFIBUS. Essas redes são capazes de suportar altas taxas de transferência de dados e garantir a confiabilidade da comunicação em ambientes industriais adversos.

No entanto, se a aplicação requer mobilidade e flexibilidade, é recomendável escolher uma rede sem fio, como Wi-Fi Industrial, Zigbee ou Bluetooth Low Energy (BLE). Essas redes são ideais para aplicações em que os dispositivos precisam se comunicar de forma sem fio em um ambiente dinâmico ou onde a instalação de cabos é difícil ou impraticável.

Ao escolher uma rede sem fio, é importante considerar a distância entre os dispositivos, a interferência de outros dispositivos sem fio na mesma frequência, a segurança das informações transmitidas, a capacidade de suportar um grande número de dispositivos e a facilidade de instalação e manutenção.

Em resumo, a escolha da rede industrial depende das necessidades específicas da aplicação e do ambiente em que será implantada. É importante considerar as vantagens e desvantagens de cada tecnologia e escolher a que melhor atende às necessidades da aplicação.

Normatização das redes

Existem diversas normas que regem as redes industriais, algumas das principais são:

ISO/IEC 8802-3: Esta norma define o padrão Ethernet para redes locais (LAN) industriais, incluindo os requisitos de cabos, conectores, topologias, etc.
ISO/IEC 11801: Esta norma estabelece os requisitos gerais para cabos de rede de telecomunicações e informática, incluindo cabos para redes industriais.
ISO/IEC 14908: Esta norma é usada para redes de automação de edifícios e especifica os requisitos para dispositivos e protocolos de comunicação.
IEC 61158: Esta norma é usada para redes de comunicação industrial e define protocolos de comunicação, incluindo PROFIBUS, Modbus e FOUNDATION Fieldbus.
IEC 61850: Esta norma é usada para redes de energia elétrica e especifica os requisitos para dispositivos e protocolos de comunicação.
IEC 61784: Esta norma é usada para redes de automação industrial e define perfis de comunicação para sistemas de rede, incluindo PROFINET e EtherNet/IP.
IEC 62443: Esta norma define os requisitos de segurança cibernética para sistemas de automação industrial e redes de comunicação.
ANSI/ISA 99: Norma elaborada pela ISA (The Instrumentation Systems and Automation Society) para estabelecer segurança da informação em redes industriais.

Além dessas, existem outras normas específicas para cada tipo de rede e protocolo de comunicação utilizado em redes industriais. O cumprimento dessas normas é importante para garantir a interoperabilidade e segurança das redes industriais.

Especificação de redes

Taxa de Transmissão: Refere-se à velocidade com que os dados são transmitidos na rede, geralmente medida em bits por segundo (bps) ou em múltiplos de bps, como kilobits por segundo (Kbps) ou megabits por segundo (Mbps). A taxa de transmissão pode variar dependendo do protocolo de comunicação e do meio físico de transmissão utilizado.
Topologia Física da Rede: Refere-se ao layout físico da rede, incluindo a maneira como os dispositivos estão conectados uns aos outros. As topologias mais comuns em redes industriais incluem estrela, barramento, anel e malha.
Meio Físico de Transmissão: Refere-se ao meio usado para transmitir dados entre os dispositivos da rede. Os meios físicos comuns em redes industriais incluem cabos de cobre, fibras ópticas e redes sem fio.
Tecnologia de Comunicação: Refere-se ao protocolo de comunicação usado para transmitir dados entre os dispositivos da rede. As tecnologias de comunicação comuns em redes industriais incluem PROFIBUS, Modbus, EtherNet/IP e DeviceNet.
Algoritmo de Acesso ao Barramento: Refere-se ao método usado para determinar como os dispositivos compartilham o acesso ao barramento de comunicação. Os algoritmos de acesso ao barramento comuns em redes industriais incluem CSMA/CD (acesso múltiplo por detecção de portadora com detecção de colisão), TDMA (acesso múltiplo por divisão de tempo), Polling (controle centralizado onde um dispositivo central (geralmente um controlador) solicita a transmissão de dados de cada nó da rede, um por vez) e Token passing (um token - um pacote especial - é passado de um nó para o próximo na rede. Apenas o nó que possui o token pode transmitir dados na rede, enquanto os outros nós esperam pela vez). A escolha do algoritmo de acesso ao barramento depende das necessidades da aplicação e do protocolo de comunicação utilizado.
Paradigmas de comunicação em rede: Mestre/escravo - Nessa técnica, um dispositivo (o mestre) controla a comunicação com um ou mais dispositivos (os escravos). O mestre é responsável por iniciar e gerenciar a transmissão de dados, enquanto os escravos respondem às solicitações do mestre. Essa técnica é comumente usada em redes industriais, como o protocolo Modbus, em que um PLC (Controlador Lógico Programável) age como mestre e outros dispositivos, como sensores e atuadores, atuam como escravos. Uma das vantagens do mestre/escravo é que ele permite que o mestre controle a taxa de transmissão de dados e a prioridade de comunicação entre os dispositivos. Produtor/Consumidor - Nessa técnica, os dispositivos são divididos em dois grupos: produtores e consumidores. Os produtores são responsáveis por gerar dados e colocá-los em uma fila compartilhada, enquanto os consumidores lêem os dados da fila e os processam. Essa técnica é comumente usada em sistemas de controle de processo, como o OPC (OLE for Process Control), em que os dados de sensores e atuadores são produzidos pelos dispositivos de campo e consumidos pelos sistemas de controle de processo. Uma das vantagens do produtor/consumidor é que ele permite que os dispositivos compartilhem dados de forma assíncrona e flexível, sem depender de uma entidade central para gerenciar a comunicação. Cliente/servidor - Nessa técnica, os dispositivos são divididos em dois papéis: cliente e servidor. O cliente solicita dados ou serviços ao servidor, que responde às solicitações do cliente. Essa técnica é comumente usada em redes de computadores, como a internet, em que os navegadores web agem como clientes e os servidores web fornecem conteúdo e serviços. Uma das vantagens do cliente/servidor é que ele permite que os dispositivos compartilhem dados e serviços de forma distribuída e escalável, com os clientes podendo se comunicar com vários servidores ao mesmo tempo.

Redes industriais sem fio

Existem diversos protocolos sem fio utilizados na indústria, cada um com suas especificidades e aplicações. Alguns dos principais são:

WirelessHART: é um protocolo de comunicação sem fio baseado em padrões abertos, projetado para comunicação entre dispositivos de campo e controladores de processo. É amplamente utilizado em aplicações de controle de processos em plantas industriais.
ISA100 Wireless: é um padrão de comunicação sem fio de alto desempenho para aplicações de automação industrial. É utilizado em redes de sensores e atuadores para monitorar processos e controlar equipamentos em plantas industriais.
Wi-Fi: um dos protocolos mais conhecidos, utilizado para conectar dispositivos à internet sem a necessidade de cabos. É comumente utilizado em residências, empresas, hotéis e locais públicos.
Bluetooth: um protocolo de comunicação sem fio de curto alcance utilizado para conectar dispositivos móveis a outros dispositivos, como fones de ouvido, caixas de som e automóveis.
Zigbee: um protocolo de baixa potência que é comumente utilizado em aplicações de automação residencial e industrial, como controle de iluminação e termostatos.
LoRaWAN: um protocolo de comunicação de longa distância e baixo consumo de energia, utilizado em aplicações de Internet das Coisas (IoT), como sensores de monitoramento ambiental e de níveis de água.
NFC: um protocolo de comunicação sem fio de curto alcance utilizado para a troca de informações entre dispositivos próximos, como celulares e cartões de crédito.
RFID: um protocolo de identificação por radiofrequência, utilizado para identificar e rastrear objetos, como em sistemas de controle de estoque.
5G: a quinta geração de tecnologia de redes móveis, que promete altas velocidades de conexão e baixa latência. É utilizado para conectar dispositivos móveis à internet em alta velocidade.

Esses são apenas alguns exemplos de protocolos sem fio utilizados na indústria. Cada um deles tem suas vantagens e desvantagens e é adequado para diferentes aplicações e cenários.

Aplicações das redes industriais

As redes industriais são amplamente utilizadas em diversas aplicações, desde a automação de processos de fabricação até o controle de equipamentos em ambientes hostis. Aqui estão cinco exemplos de aplicações de redes industriais:

Controle de processos de fabricação: Redes industriais são usadas para controlar e monitorar processos de fabricação em tempo real. Isso inclui monitoramento de temperatura, pressão, nível e fluxo, bem como controle de equipamentos de produção, como motores, válvulas e bombas.
Monitoramento de ativos: As redes industriais podem ser usadas para monitorar e gerenciar ativos em tempo real, como máquinas, equipamentos e sistemas de energia. O monitoramento pode ser usado para detectar problemas de desempenho, identificar falhas em equipamentos e evitar paradas não programadas.
Automação predial: As redes industriais são utilizadas para automatizar edifícios comerciais e residenciais, incluindo controle de iluminação, climatização, segurança e sistemas de controle de acesso. Isso pode melhorar a eficiência energética, aumentar o conforto do usuário e reduzir custos operacionais.
Controle de robótica: Redes industriais são utilizadas para controlar robôs em ambientes de produção, como linhas de montagem. Isso inclui monitoramento de movimento, controle de ferramentas e programação de tarefas automatizadas.
Controle de processos químicos: Redes industriais são utilizadas para controlar processos químicos, incluindo monitoramento de temperatura, pressão e fluxo, bem como controle de reatores e equipamentos de mistura. Isso pode ser usado para melhorar a segurança do processo, garantir a qualidade do produto e reduzir custos operacionais.

Na sequência, vamos explorar algumas aplicações ou estudos de caso de redes industriais.

IoT: MQTT parte I

IoT: MQTT parte II

IoT: MQTT + SCADA

IoT: OPC UA

Ethernet Industrial: Profinet I

Ethernet Industrial: Profinet II

Ethernet Industrial: Ethernet/IP I

Ethernet Industrial: Ethernet/IP II

Ethernet Industrial: Modbus TCP

Fieldbus: Modbus RTU

Fieldbus: CANopen I

Fieldbus: CANopen II

Redes industriais p/ Motion Control

Tutorial OPC UA (HDA)

Sites interessantes

www.computernetworkingnotes.com/networking-tutorials/

www.controleng.com/industrial-networking/

www.automation.com/en-us/connectivity-cybersecurity

www.open-scs.org

The last word on terminal blocks and I/OControl’s monthly resources guide

Sites dos principais players

Comunicação IndustrialAumento da eficiência e produtividade com base em padrões comprovados

Infraestrutura e segurança de rede | Allen-BradleyOferecemos soluções de rede e segurança para conectar seus produtos de automação uns aos outros e ao restante da sua estrutura corporativa.

Comunicação Industrial | Schneider Electric Brasil

Tecnologias de medição e de comunicação industrial

ConectividadeA Pepperl+Fuchs fornece uma variedade de cabos e conectores. Encontre a solução ideal para a sua aplicação!

IO-Link: padrão mundial abertoCom a digitalização de dados de processo você alcança novos caminhos com o IO-Link. Maior performance com menor esforço

ABB Field Information Manager (FIM) fieldbus device management toolField Information Manager, free FDI based fieldbus device manager software for easier configuration, diagnostics, maintenance of field instruments

RFID Solutions | RFID systems | HoneywellRFID solutions designed for a wide range of applications, from retail, to ruggedized units for logistics and manufacturing. Technology for asset tracking.

Transformação digital — IIOT | Emerson BRAjudando os fabricantes industriais a adotar tecnologias que oferecem resolução estratégica para um problema comercial definido, permitindo que os clientes alcancem ganhos imediatos de melhoria de desempenho.

Últimas notícias sobre conectividade

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Notícias sobre PROFINET, PROFIBUS, IO-Link...

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Industry experts offer OPC UA solutions updateOPC UA solutions provide platform independence, secure data exchange, and scalability for industrial environments. Key advantages include standardized communication protocols and interoperable data models that simplify system integration. New cloud initiatives enhance the ability to aggregate and analyze data.

A series of technology trends are driving the latest solutions for industrial remote connectivity by leveraging innovations such as OpenVPN to simplify management of multiple remote connections. More companies are looking for solutions to connect to their machines/devices remotely and security remains a highest priority.iebmedia.com/technology/industrial-ethernet/remote-connectivity-focus-on-performance-and-cybersecurity/?utm_source=mailpoet&utm_medium=email&utm_campaign=july-2024-industrial-ethernet-book

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Sumário e referências

Distribuição dos protocolos na pirâmide de automação industrial

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Protocolos Ethernet Industrial

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Especificações e tecnologias das redes industriais

Normatização das redes

Especificação de redes

Redes industriais sem fio

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Sumário e referências

Referências básicas

Referências complementares

Referências adicionais

Referências comentadas

Referências básicas

AGUIRRE, L. A. Enciclopédia da Automática: Controle & Automação; Volumes 1 e 2. São Paulo: Edgard. 2007. ISBN 8521204084.
STEMMER, Marcelo R. Redes Locais Industriais - A Integração da Produção através das Redes de Comunicação. 1ª Ed. Florianópolis: Editora UFSC. 2010. ISBN 8532804926.
TANENBAUM, Andrew S. Redes de Computadores. Editora Campus. 2004. ISBN 8535211853.

Referências complementares

ALBUQUERQUE, Pedro U.; ALEXANDRIA, Auzuir R.. Redes Industriais – Aplicações em Sistemas. São Paulo: Ensino Profissional. 2009. ISBN 8599823116.
MORAES, Cícero C.; CASTRUCCI, Plínio de L.. Engenharia de Automação Industrial. Rio de Janeiro: LTC. 2007. ISBN 8521615329.
National Institute of Standards and Technology (NIST). Guide to Industrial Control Systems (ICS) Security - Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) systems, Distributed Control Systems (DCS), and other Control System Configurations such as Programmable Logic Controllers (PLC) - NIST SP-800-82, Ed Create Space Independent Publishing Platform, 2013, ISBN-10: 149475293X, ISBN-13: 978-1494752934.
ANSI/ISA–99.00.01–2007 Security for Industrial Automation and Control Systems - Part 1: Terminology, Concepts, and Models. ISA 2007. ISBN: 978-1-934394-37-3.
Ronald L. Krutz Ph.D. P.E , Industrial Automation and Control System Security Principles, Ed. International Society of Automation, 2013.

Referências adicionais

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Black, U. Computer Network, Protocols, Standards and Interfaces. Prentice Hall PTR, 1993.
Introduction to LONWORKS – versão 1.0. ECHELON CORPORATION. Estados Unidos, 1999.
Overview of Control Networking Technology. ECHELON CORPORATION. Estados Unidos, 1999.
Moraes C.C. e Castrucci P.L. Engenharia de Automação Industrial. 1a ed., Rio de Janeiro, LTC, 2001.
Miclot, M.D. Distribution of control via automation networks using the producer/consumer model. IEEE, 1998.
ProfiBus Technology and Application – System Description.
Tanenbaum, A.S. Redes de Computadores. Ed. Campus Ltda. 1997.
CUCINOTTA Tommaso, MANCINA Antonio, ANASTASI Gaetano F, et al. A real-time Service-Oriented Architecture for industrial automation. IEEE Transactions on Industrial Informatics. August 2009;5.
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SAMAD Tariq, McLAUGHLIN Paul, LU Joseph. System architecture for process automation: review and trends. In: ADCHEM 2006 International Symposium on Advanced Control of Chemical Processes. Gramado, Brazil. April 2-5, 2006. Anais. IFAC. 2006.
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WILLIAMS Theodore J. Hierarchical distributed control: progress and needs. InTech Mar 1983.

Referências comentadas

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"Industrial Network Security" por Eric D. Knapp e Joel Thomas Langill: este livro fornece informações sobre como projetar e implementar uma rede industrial segura, incluindo medidas de segurança de rede e melhores práticas.
"Industrial Ethernet" por Perry S. Marshall: este livro explora os fundamentos da Ethernet Industrial e fornece informações sobre como projetar e implementar uma rede Ethernet Industrial em ambientes industriais.
"Fieldbus and Networking in Process Automation" por Béla Lipták: este livro oferece uma visão geral dos principais protocolos de fieldbus usados em automação de processos, incluindo HART, Foundation Fieldbus, Profibus e outros.
"Industrial Automation: Hands-On" por Frank Lamb: este livro oferece uma abordagem prática para a automação industrial, incluindo uma discussão detalhada de redes industriais e protocolos de comunicação.

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