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ETHERNET INDUSTRIAL E WIRELESS CRESCEM E DERRUBAM O BUS DE CAMPO

A Zion Market Research publicou em agosto um relatório sobre o mercado de comunicação industrial. Os números da pesquisa indicam uma movimentação de US$ 83,5 bilhões em 2018, com previsão de atingir perto de US$ 174,5 bilhões em 2025. São cifras expressivas em um mercado que aposta forte na inteligência artificial e na IoT para impulsionar aplicações. Contudo, alguns obstáculos ainda dão trabalho para os fornecedores, que procuram garantir a comunicação rápida, confiável e mensurável para usuários.

ETHERNET INDUSTRIAL E WIRELESS CRESCEM E DERRUBAM O BUS DE CAMPO

Anualmente, a HMS NETWORKS divulga seu estudo do mercado de redes industriais e, em sua última edição, as principais conclusões são as de que neste ano está previsto um crescimento de 10% no número de novos nodos conectados; a Ethernet industrial e as tecnologias sem fio continuam crescendo rapidamente; mas que 2019 também ficará marcado como o primeiro ano do declínio do bus de campo.

Eduardo Giancristofaro, Gerente de Vendas para a América Latina da companhia avalia que a aceitação das redes Ethernet Industriais segue crescendo rapidamente, e vem tomando espaço dos Fieldbuses de forma consistente e irreversível. Na sua opinião, há diferentes fatores que mantêm o uso de Fieldbuses. “O primeiro é cultural, algo que faz parte do perfil conservador de parte dos usuários finais industriais, uma vez que certos Fieldbuses foram desenvolvidos para aplicações específicas e, por conta da alta performance nessas situações, conquistaram a confiança dos usuários. Se lembrarmos que o que levou esses mesmos usuários finais a conhecerem os Fieldbuses foi o trabalho dos grandes fabricantes de automação feito no passado. É questão de tempo que, aos poucos, sejam totalmente substituídas por algum padrão Ethernet pelo trabalho de educação provido por esses mesmos fabricantes, agora voltado à Ethernet Industrial”, justifica.

Giancristofaro acredita que o que pode dificultar a adoção de Ethernet é a não existência de um padrão único de protocolo de comunicação, que possa ser aplicado ao sistema de automação como um todo, e que preencha todas as expectativas dos clientes. “Há muitas redes com padrão físico/elétrico Ethernet; porém, essas redes possuem diferentes protocolos de comunicação e não se comunicam entre si sem a existência de um dispositivo de conversão. Por outro lado, é possível notar que os grandes fabricantes de equipamentos vêm adotando Ethernet/IP e Profinet como os principais padrões e, com a diminuição de opções, o uso de um dos dois padrões deverá acelerar a conversão de Fieldbuses para Ethernet. Nesses tempos de IIoT, ainda há o caminho oferecido pelo protocolo OPC UA, que traz muitas facilidades para a integração do chão de fábrica com as redes de informação e que deverá, em pouco tempo, estar presente em boa parte dos equipamentos de automação industrial e acelerar essa transição”, explica.

“Quando olhamos para o presente cenário de comunicação industrial, podemos observar o uso das redes Fieldbus em larga escala, tendo em vista os benefícios aplicados à padronização para equipamentos responsáveis por realizar a coleta de informações e, principalmente, o controle em chão de fábrica. Como exemplos, atualmente temos as redes Profinet, Profibus e Ethernet/IP, que atuam de forma muito objetiva para o que conhecemos como “camada 1”, que é a camada de automação horizontal, ou seja, comunicação a nível de chão de fábrica, envolvendo CLPs, softwares SCADA, elementos finais de controle, entre outros dispositivos”, pondera. Guilherme Torres, Key Account Manager da ADVANTECH BRASIL.

Torres diz que, com o passar do tempo e com a chegada da Indústria 4.0, surgiu a necessidade de ir além, fazendo emergir um novo padrão de automação, que é a automação vertical. “A automação vertical se resume na capacidade de extrair os dados provenientes da automação horizontal em redes Fieldbus para o meio Ethernet, atribuindo o uso de outros protocolos de informação, permitindo que esses dados possam ser recebidos na camada superior, ou seja, em sistemas de gerenciamento, como os sistemas MES (Manufacturing Execution Systems) e sistemas voltados à prática do BI (Business Intelligence). Através dessa topologia, conseguimos analisar a fábrica em uma visão macro, identificando os reais gargalos no processo produtivo, tal como Eliyahu Goldratt descreve em seu livro ’A Meta’, através da ‘Teoria das Restrições’”, observa.

Compartilhando da análise de que atualmente se presencia uma tendência de transição das redes Fieldbus para Ethernet Industrial, Cleiton Santos, Analista de Engenharia de Aplicação, MSc. em Engenharia de Produção e Sistemas da BELDEN BRASIL, lembra que, historicamente, vê-se que os protocolos Fieldbus possuem maior base instalada, porém as Redes Ethernet apresentam um crescimento em relação aos novos números de nós instalados. “Esse fato pode ser verificado no estudo Industrial Network Market Shares 2019 According to HMS Networks (https://www.hms-networks.com/news-and-insights/news-from-hms/2019/05/07/industrial-network-market-shares-2019-according-to-hms), onde vemos que, em 2018, o número de novos nós adicionados em redes industriais instalados em Ethernet Industrial foi maior que os Fieldbuses, atingindo 59% de market share (Ethernet industrial) contra 35% (Fieldbuses) a nível mundial”, comenta.

O analista enfatiza que não existe uma regra específica de quais aplicações devem migrar para o Ethernet Industrial. “Em alguns casos, existe a possibilidade e abertura, por exemplo, de aplicações onde há a necessidade de mais diagnósticos, maior controle, acesso remoto e aquisições de dados tendem à mudança”, visualiza, acrescentando que, no futuro, o panorama deve mudar devido à exigência da tecnologia, principalmente com a implementação dos conceitos da Indústria 4.0, como IIoT, Machine-to-Machine (M2M), big data, entre outros, onde a necessidade de adequar instrumentos de campo a essa nova realidade vai nos trazer importantes avanços tecnológicos.

Garantindo que o futuro da automação industrial está direcionado para novos padrões de comunicação em Ethernet de forma mais ampla, como é o exemplo da tecnologia SPE (Single Pair Ethernet) e TSN (Time Sensitive Network), Eduardo Arruda, Gerente de Marketing de Produtos e Tecnologias de Automação da PHOENIX CONTACT, confirma que existem ainda diversas aplicações que utilizam Fieldbus convencional como DeviceNet, Profibus-DP, ASi, Modbus-RTU, CCLink, etc. “Porém, é notável que essa base tem sido gradativamente substituída por tecnologias baseadas em Ethernet Industrial, como Profinet, Ethernet/IP, Modbus TCP/IP, Ethercat, Powerlink etc., apesar dos receios ainda presentes em engenheiros, técnicos e projetistas em sua utilização. A base instalada atual também contribui para a continuidade na utilização, ainda significativa, de Fieldbus”, adita.

Das novas tecnologias habilitadoras dessa evolução na indústria, Arruda considera que talvez a quebra mais rápida de paradigma tenha sido justamente a adoção da rede em meio físico Ethernet no ambiente industrial, uma vez que, principalmente devido às especificações desse meio físico proveniente de TI (Tecnologia da Informação) se encontravam diversas restrições na utilização dessa tecnologia de forma mais ampla. “O determinismo necessário nas redes de comunicação industrial são requisitos básicos que devem ser atendidos, e as novas tecnologias baseadas em Ethernet para a indústria já nascem com essas características, onde se deve, por exemplo, garantir que os dados sejam trafegados em tempos pré-determinados e conhecidos e garantindo que todos cheguem ao seu destino apropriadamente. Diferentemente de TI, que se não for carregado um site, simplesmente digitamos novamente e apertamos a tecla "Enter", não sendo crítico. Na indústria um sensor deve obrigatoriamente enviar seu dado ao destino pela criticidade deste dado no processo, por exemplo”, ensina.

CABOS OU WIRELESS?
O Gerente de Vendas para a América Latina da HMS NETWORKS atenta que, historicamente, as indústrias sempre aceitaram muito bem as tecnologias wireless quando não havia outra opção. Ele explica: “em sistemas remotos (comunicação à distância) por falta de outra forma de infraestrutura (gasodutos, oleodutos, poços de água etc.) e em equipamentos móveis, onde cabos são inviáveis por problemas de rompimento. Porém, o uso mais acentuado das tecnologias sem fio, principalmente dentro das plantas, não se concretizou da forma esperada. Dificuldades como o gerenciamento das frequências disponíveis para evitar interferências, assim como limitações de alcance e velocidade, têm impedido a adoção maciça das tecnologias sem fio no ambiente industrial”, reconhece.

Contudo, Giancristofaro aconselha que, em qualquer aplicação onde o cabo não seja um empecilho, ele continua sendo mais confiável. “Isso não significa que a instalação dele seja mais conveniente nem economicamente mais viável do que o uso de wireless. O que deve mudar de forma muito significativa esse cenário é a tecnologia celular 5G, que deverá surgir como opção nos próximos anos”, adianta.

Do ponto de vista do Key Account Manager da ADVANTECH BRASIL, a falta de confiança das empresas em redes wireless envolvem dois pontos. “O primeiro é porque, em muitas situações, as redes wireless são aplicadas de forma equivocada, e o segundo se refere à arquitetura”, resume. Ele prossegue afirmando que, quando se fala em wireless, o departamento de TI das empresas precisa estar muito envolvido, e algumas vezes, o TI das empresas não está totalmente alinhado com as necessidades do chão de fábrica, o que normalmente cria um cenário de “mais barreiras” do que soluções de fato.

“Existem hoje várias tecnologias dentro do conceito ‘wireless’ que possuem particularidades muito específicas. Por exemplo, quando citamos uma comunicação LoRaWAN™, estamos falando de meios de transmissão com baixo consumo de potência e alto alcance de sinal. Em aplicações nas quais as máquinas possuem grandes distâncias dentro do parque fabril, onde muitas vezes o custo de infraestrutura para cabeamento pode de fato inviabilizar um projeto, a rede wireless se torna o principal ponto do projeto. Cada vez que desenvolvemos projetos em que o wireless está em aplicações nas quais isso faz sentido, cada vez mais as empresas passam a entendê-lo e se interessam pela expansão”, detalha.

O Analista de Engenharia de Aplicação da BELDEN BRASIL ratifica que, de fato, nota-se o crescimento de tecnologias wireless, como Wi-Fi e Bluetooth, por exemplo, com mais aplicações na comunicação em geral. “No entanto, no mercado de Ethernet Industrial, em circuitos críticos, ainda é notória a resistência ao uso dessa tecnologia. As empresas podem confiar, ou não, em soluções wireless dependendo da aplicação”, sustenta.

Ele cita a automação de subestações como um caso da falta de interesse de aplicação de sistemas de comunicação sem fio, já que, segundo Santos, não há a confiança na integridade e segurança do sistema, indo inclusive contra alguns protocolos de segurança do mercado. “Porém, há casos onde a comunicação wireless é excelentemente aplicada e bem-vinda, como em sistemas de metrô, em aplicações de comunicação trem-terra, nas quais é feito o controle e operação do sistema de uma maneira extremamente precisa e segura, pois se trata de um meio de transporte que lida com milhares de vidas humanas”, aponta.

O Gerente de Marketing de Produtos e Tecnologias de Automação da PHOENIX CONTACT, também interpreta que, mesmo com uma taxa de crescimento anual por volta dos 30%, a tecnologia wireless ainda provoca receios em sua utilização, talvez por conta da instabilidade que se tem na sua aplicação no dia a dia. “Aplicar uma tecnologia dessas com a impressão de que isso pode tornar seu sistema instável é a principal barreira para sua utilização. Isso, porém, é uma percepção equivocada na sua utilização no ambiente industrial, uma vez que os equipamentos desenvolvidos para essa finalidade possuem características e desempenho frequentemente superiores aos que são utilizados em TI”, declara. 

“As tecnologias wireless têm evoluído significativamente no sentido de possibilitar equipamentos extremamente robustos, além do fato da tecnologia sem fio, inclusive para a indústria, ter a obrigatoriedade de homologação na Anatel, o que gera (ou deveria gerar) maior confiança por parte dos usuários de que o equipamento não sofrerá, nem interferirá no ambiente em que for instalado. A frequência de 2,4 GHz ou 5,1 GHz ISM não sofrem interferências das principais fontes de ruídos na indústria, como, por exemplo, arco de solda, fontes chaveadas, inversores de frequências, motores etc.”, assinala.

PERSPECTIVAS
A Internet das Coisas Industrial (IIoT) é, entre as tecnologias mais recentes, a que mais impacto traz ao universo da comunicação industrial, apregoa o executivo da HMS NETWORKS. “Seus benefícios não estão limitados a um tipo de aplicação ou de cliente. Tanto fabricantes de máquinas e integradores de sistemas quanto os usuários finais podem tirar proveito dessa tecnologia e obter retorno de forma muito rápida. Do lado dos fornecedores, ganha-se ao incluir a sua oferta serviços de valor agregado graças ao acesso a dados de forma remota e a possibilidade de assistência técnica à distância. Além disso, os fornecedores melhoram a sua relação com seus clientes ao dar-lhes apoio imediato. Para o cliente final, há uma grande economia da redução das horas de serviço e despesas de viagem dos provedores em caso de assistência técnica, uma vez que pode ser feita de forma remota. Ao aceitar que os provedores tenham acesso aos dados do equipamento, o usuário final também colabora com a manutenção da performance dos sistemas e a tomada de ações preventivas e preditivas para reduzir o impacto causado pelas paradas de emergência”, demonstra Giancristofaro.

Para o gerente da ADVANTECH BRASIL o que se pode esperar futuramente em benefício dos usuários é a criação de novas redes, de novos modos de transmissão muito direcionados ao uso de dispositivos IoT. “Quando mencionamos a coleta de dados, muitas vezes você tem cenários muito distintos dentro de uma fábrica. Muitas vezes o cliente gostaria de medir algo relativamente simples, como o consumo energético de uma máquina, ou mesmo a vibração de um motor que permita maior assertividade nas práticas de manutenção. Essa parte de comunicação industrial em si, principalmente em relação ao wireless, cresceu e foi muito desenvolvida em termos de cibersegurança. Hoje, inclusive, existem protocolos de segurança específicos para se trabalhar nesses meios, com maior criptografia e rastreabilidade. Os dispositivos IoT têm se tornado mais viáveis do ponto de vista financeiro, além de terem um ‘ciclo de engenharia’ muito baixo. Há dez anos, o usuário gastava muito tempo com a lógica de programação para desenvolver novos projetos que representam algum tipo de ganho ao processo. Atualmente, o que o IoT vem promovendo é uma tecnologia mais pronta e intuitiva para o usuário”, indica.

“A própria aplicação do protocolo Ethernet no meio industrial já pode, em si, ser citada como um dos marcos tecnológicos mais importantes. Somado a isso, temos a descentralização do controle de informações, pois esse conceito revolucionou grandemente a automação e a forma que nos comunicamos”, reflete o Analista de Engenharia de Aplicação da, De acordo com Santos, outra tecnologia que vem sendo aplicada de maneira diferencial e crescente são as redes sensíveis ao tempo (TSN, Time Sensitive Networking), que trabalham com redução de jitter, latência, compilação de diversos protocolos e sua interoperabilidade. “Essas tecnologias nos proporcionam maior rastreabilidade, informação em tempo real, tomada de ações imediata e a aplicação dos conceitos de ‘smart factories’, como, por exemplo, integração online com fornecedores e clientes, big data, data analitics e demais conceitos baseados na comunicação direta entre redes OT e IT, que tendem a se incorporar no futuro”, vislumbra.

Na visão do executivo da PHOENIX CONTACT em um mundo onde tudo se conecta, a indústria (daí surge o termo IIoT - Industrial Internet of Things) tem experimentado cada vez mais as tecnologias baseadas em Ethernet, haja vista que coloca pessoas e máquinas em constante comunicação. “Na era da Indústria 4.0, a comunicação sem fio é uma das principais tecnologias a serem utilizadas e amplamente desbravadas pelas indústrias neste contexto. Falando sobre as tendências, a indústria tem buscado novas tecnologias para atender às novas demandas do consumidor, a qual podemos destacar a busca por produtos customizados, que exige uma alta flexibilidade dos processos produtivos, necessidade de altos índices de qualidade de produtos e processos, rastreabilidade proveniente do próprio consumidor e órgão governamentais e virtualização e simulação. Somente com novas tecnologias essas demandas podem ser atendidas e a Ethernet Industrial é o principal componente para permitir essa evolução”, conclui.

Ainda pela extensa pesquisa da Zion Market Research – que incluiu softwares, hardwares e serviços –, a padronização inadequada dos equipamentos entre os fabricantes está afetando a coleta de dados e a produção de informações, o que pode dificultar os negócios nesse mercado. O lado bom é que está prevista a adoção crescente de inteligência artificial, IoT e nanotecnologias para impulsionar ainda mais o mercado de comunicação industrial no período previsto. Parece que a questão é mais de entendimento do que de tecnologia.



PANORAMA DO MERCADO
GATEWAY IIOT PARA FABRICANTES DE MÁQUINAS HMS NETWORKS



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É possível integrar o dispositivo a outras plataformas de software por meio de APIs, HTTPs, OPC UA, MQTT e muitos outros protocolos de comunicação.

O eWON Flexy 205 é um dispositivo versátil que une as funcionalidades de Gateway IIoT e Roteador para Acesso Remoto, e foi desenvolvido para fabricantes de máquinas e integradores de sistemas. Além de prover conexão VPN para acesso remoto através da nuvem Talk2M da própria empresa, o Flexy 205 permite monitoramento remoto dos dispositivos de controle por meio de notificação de alarmes, leitura de variáveis em tempo real, datalogging de valores para finalidade de histórico, recursos esses que facilitam a obtenção de indicadores de performance (KPIs) para posterior análise e manutenção preditiva.

O Flexy 205 é um sistema modular e dispõe de módulos adicionais para dar ao usuário mais alternativas na forma de conexão à Internet e aos dispositivos da rede local. Também é possível integrar o Flexy a outras plataformas de software por meio de APIs, HTTPs, OPC UA, MQTT e muitos outros protocolos de comunicação, além de suportar conexão a nuvens de terceiros.

A HMS Networks tem parceria com diferentes provedores globais de plataformas de software de IIoT, o que permite oferecer soluções completas, seguras e altamente escaláveis para monitoramento, geração de relatórios, análise de dados e manutenção de equipamentos industriais. A compatibilidade do eWON Flexy com cada um dos nossos parceiros de IIoT foi amplamente testada e já vem sendo usadas por inúmeros clientes.

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PANORAMA DO MERCADO
ROTEADOR LTE MODULAR E FLEXÍVEL ADVANTECH


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O novo roteador pode atualizar sua configuração e firmware do servidor central do operador, permitindo a reconfiguração em massa simultânea de todos os roteadores na rede.
Os roteadores automáticos Smartprov fornecem conectividade segura à Internet para dispositivos e LANs através das redes celulares. Ele pode fornecer failover sem fio automático para redes com fio, conectividade sem fio para dispositivos em locais remotos onde as conexões a cabo são impraticáveis e conectividade sem fio para ativos móveis. Com 50 Mbps e velocidades de download de até 100 Mbps, o SmartFlex oferece ampla largura de banda, mesmo para aplicativos que exigem vídeo.

O SmartFlex coloca a inteligência na borda da rede com uma CPU Cortex A8 extremamente poderosa a 1 GHz, memória flash de 256 MB, RAM de 512 MB e M-RAM de 128 kB, fornecendo suporte completo para aplicativos e velocidades LTE (Long Term Evolution). O roteador também pode atualizar sua configuração e firmware do servidor central do operador, permitindo a reconfiguração em massa simultânea de todos os roteadores na rede. Os usuários podem inserir scripts Linux e criar várias configurações para o mesmo roteador e alternar de uma configuração para outra a qualquer momento. O SmartFlex modular pode ser configurado para qualquer aplicativo.

A configuração padrão inclui 2 portas Ethernet com 2 LANs / endereços IP independentes e inclui 1 porta USB host, 1 suporte para cartão microSD, 2 suportes para cartão SIM para failover automático para um provedor de serviços alternativo, 2 entradas binárias (E / S), 1 entrada binária Saída (E / S) e GPS integrado. Está disponível um módulo Wi-Fi embutido opcional, com faixas de temperatura operacional de nível industrial de -40 a +75 ° C (módulo LTE450 de -20 a +60 ° C). As placas opcionais incluem: 3x ETH (o roteador pode ser configurado com até 5 portas Ethernet totais e 3 LANs / endereços IP independentes) ou ETH / RS-232/485 ou RS-232/485 (força de isolamento de até 2,5kV) ou RS-232. Suporta criptografia de dados em tempo real e a criação de túneis VPN usando IPsec, OpenVPN e L2TP, além de DHCP, NAT, NAT-T, DynDNS, NTP, VRRP, controle por SMS e várias outras funções, além de software adicional Como o SmartCluster VPN Server e o R-SeeNet.

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PANORAMA DO MERCADO
SOLUÇÕES ETHERNET INDUSTRIAL E WIRELESS BELDEN


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Cabos Ethernet Industrial, Switches Bobcat e Rádios BAT-R integram o pacote de soluções.

A Belden, visando o futuro das transmissões de sinais, quer garantir que os seus produtos atendam às necessidades de seus clientes. Por isso, apresenta as mais recentes soluções para redes Ethernet Industrial e Wireless
Cabos Ethernet Industrial – Os cabos para Ethernet Industrial da Belden são projetados e fabricados para atender às mais rigorosas aplicações exigidas pela indústria, como temperaturas extremas, impacto, exposição à radiação UV, produtos químicos, umidade e interferência eletromagnética, garantindo assim a integridade na comunicação da sua planta.

Switches Bobcat – Os switches da família Bobcat são o mais novo lançamento da Belden para soluções de switches aplicados em trilhos. Os switches Bobcat possuem, desde o seu conceito, os requisitos necessários para utilização de redes TSN (Time Sensitive Networks), bem como aprimoramentos na segurança e confiabilidade da consagrada marca Hirschmann. Contando com uma alta densidade de portas, os switches Bobcat garantem que sua instalação esteja preparada para embarcar na Indústria 4.0.

Rádios BAT-R – Os rádios BAT-R da Belden são a nova solução para comunicação wireless em aplicações de missão crítica. Contando com a tecnologia CLEAR SPACE ®, que elimina as radiofrequências no ambiente que podem causar interferências, permitindo que seus equipamentos possam se comunicar em frequências de 2,4 GHz ou 5 GHz com velocidades de até 450 Mbits/s de maneira rápida, segura e eficaz.


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PANORAMA DO MERCADO
FAMÍLIA DE SWITCHES INTELIGENTES INDUSTRIAIS PHOENIX CONTACT


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A Phoenix Contact é uma das principais empresas do segmento com um dos portifólios mais completos de tecnologias em Ethernet Industrial, desde conectores, cabos e switches até comunicação sem fio e nuvem industrial.

Dentro de seu extenso portifólio, a Phoenix Contact lançou uma nova linha de switches industriais conhecida como Switches Inteligentes. O mercado conhece amplamente switches gerenciáveis e não-gerenciáveis. A Phoenix Contact mais uma vez inova com um switch intermediário entre estas duas categorias, com funcionalidades e benefícios dos switches gerenciáveis e a simplicidade dos switches não-gerenciáveis, inclusive para protocolos industriais, que atendem a grande maioria das aplicações da indústria em um ótimo custo x benefício.

A Família de Switches Inteligentes Industriais FL SWITCH 2000 consolida a Phoenix Contact como uma das maiores empresas que promovem a fácil integração entre TI (Tecnologia da Informação) e TA (Tecnologia da Automação).

www.phoenixcontact.com.br

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