Ethernet industrial - Industrial Ethernet
Ethernet industrial ( IE ) é o uso de Ethernet em um ambiente industrial com protocolos que fornecem determinismo e controle em tempo real. Os protocolos para Ethernet industrial incluem EtherCAT , EtherNet / IP , PROFINET , POWERLINK , SERCOS III , CC-Link IE e Modbus TCP . Muitos protocolos Ethernet industriais usam uma camada Media Access Control (MAC) modificada para fornecer baixa latência e determinismo. Alguns microcontroladores, como o Sitara, fornecem suporte Ethernet industrial.
Ethernet industrial também pode se referir ao uso de protocolos Ethernet padrão com conectores robustos e interruptores de temperatura estendidos em um ambiente industrial , para automação ou controle de processo . Os componentes usados nas áreas de processo da fábrica devem ser projetados para funcionar em ambientes hostis de temperaturas extremas, umidade e vibração que excedam as faixas dos equipamentos de tecnologia da informação destinados à instalação em ambientes controlados. O uso de variantes Ethernet de fibra óptica reduz os problemas de ruído elétrico e fornece isolamento elétrico.
Algumas redes industriais enfatizavam a entrega determinística de dados transmitidos, enquanto a Ethernet usava detecção de colisão, o que tornava o tempo de transporte para pacotes de dados individuais difícil de estimar com o aumento do tráfego de rede. Normalmente, os usos industriais da Ethernet empregam padrões full-duplex e outros métodos para que as colisões não influenciem inaceitavelmente os tempos de transmissão.
Ambiente de aplicação
O uso industrial requer consideração do ambiente no qual o equipamento deve operar. Os equipamentos de fábrica devem tolerar uma faixa mais ampla de temperatura, vibração, contaminação física e ruído elétrico do que os equipamentos instalados em armários de fiação de tecnologia da informação dedicados . Uma vez que o controle de processo crítico pode depender de um link Ethernet, o custo econômico das interrupções pode ser alto e a alta disponibilidade é, portanto, um critério essencial. As redes Ethernet industriais devem interoperar com os sistemas atuais e legados e devem fornecer desempenho previsível e facilidade de manutenção. Além de compatibilidade física e protocolos de transporte de baixo nível, um sistema Ethernet industrial prático também deve fornecer interoperabilidade de níveis mais altos do modelo OSI . Uma rede industrial deve fornecer segurança contra intrusões de fora da planta e contra o uso inadvertido ou não autorizado dentro da planta.
Quando uma rede industrial deve se conectar a uma rede de escritório ou redes externas, um sistema de firewall pode ser inserido para controlar a troca de dados entre as redes. Essa separação de rede preserva o desempenho e a confiabilidade da rede industrial.
Ambientes industriais são muitas vezes muito mais severos, muitas vezes sujeitos a sprays de óleo, sprays de água e vibrações físicas, por isso, muitas vezes Ethernet industrial requer um conector mais resistente e à prova d'água em uma ou ambas as extremidades do cabo Cat-5 ou Cat-6 , como M12 conectores ou conectores M8, em vez dos conectores 8P8C extremamente comumente usados em residências e empresas.
Vantagens e dificuldades
Os controladores lógicos programáveis (CLPs) comunicam-se usando um dos vários protocolos abertos ou proprietários possíveis, como EtherNet / IP , Modbus , Sinec H1 , Profibus , CANopen , DeviceNet ou FOUNDATION Fieldbus . A ideia de usar Ethernet padrão torna esses sistemas mais interoperáveis .
Algumas das vantagens sobre outros tipos de rede industrial incluem:
- Maior velocidade, de 9,6 kbit / s com RS-232 para 1 Gbit / s com Gigabit Ethernet
- Capacidade de usar cabos Cat5e / Cat6 onipresentes
- Opção de usar fibra ótica para aumentar a distância
- Capacidade de usar hardware de rede padrão para comunicação com e sem fio
- Capacidade de ter mais de dois nós no link, o que era possível com RS-485, mas não com RS-232
- Potencial para usar peer-to-peer arquiteturas em oposição a cliente-servidor queridos
- Melhor interoperabilidade
As dificuldades de usar Ethernet industrial incluem:
- Migrando sistemas existentes para um novo protocolo
- O desempenho em tempo real pode ser prejudicado por protocolos que usam TCP
- Complexidade adicional associada à tecnologia de rede
- O tamanho mínimo do frame Ethernet é de 64 bytes, enquanto os tamanhos de dados de comunicação industrial típicos podem ser próximos a 1–8 bytes. Essa sobrecarga de protocolo afeta a eficiência da transmissão de dados.
Veja também
- Rede de computadores
- Sistema de controle distribuído
- Fieldbus
- Interface homem-máquina
- Modbus
- Controle do processo
- Controlador Lógico Programável
- SCADA
- Protocolo de Redundância Paralela
- Protocolo de Redundância de Mídia