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Por que o Protocolo Profinet está preparado para a Indústria 4.0?

Márcio Venturelli, Diretor de Safetybus da PI Brasil.

Parte 1 – Ethernet Industrial 


As redes e protocolos industriais foram a mudança em degrau que ocorreu entre a era do controle e a era da informação. Na área de automação nunca se pensou em lidar com informações de dispositivos, a não ser, é claro, com o único fim de controlar ou automatizar os processos.

As redes industriais associadas aos dispositivos de medição de controle promoveram a alteração de paradigmas da manutenção e operação de sistemas, fazendo crescer a demanda por informações da planta.

O impacto das redes Ethernet na indústria, interconectando dispositivos de comando e controle, resultou no aumento da eficiência dos processos no chão-de-fábrica, uma vez que a Ethernet já estava presente na TI (Tecnologia da Informação) e agora passaria a beneficiar também a TO (Tecnologia da Operação), que engloba a automação.

As redes Ethernet são o padrão de comunicação (padrão elétrico) conhecido como o cabo azul, conectado através de conectores RJ-45, dentro dos arranjos de servidores, switches e demais acessórios. Este padrão está disponível desde os idos de 1973, época de sua invenção.

A grande aceitação dos usuários e da comunidade técnica determinou o crescimento exponencial do uso das redes Ethernet, que acabaram sendo adotadas também em dispositivos de automação industrial, trazendo novos desafios para os fabricantes desses dispositivos, tais como a operação em ambientes agressivos, sujeitos a vibração e temperaturas extremas, muitas vezes em aplicações de infraestrutura de missão crítica.

Tudo isto contribuiu para a evolução do padrão Ethernet, levando ao surgimento da Ethernet Industrial, com a promessa de horizontalizar a infraestrutura de rede na indústria e, através dos protocolos e serviços já existentes nas redes Ethernet conhecidas (TCP/IP, por exemplo), ser incorporada aos equipamentos da fábrica e seus dispositivos (sensores, controladores, etc.).

Estes novos cenários de aplicações para a Ethernet, junto com as facilidades técnicas já dominadas pela TI e um protocolo único capaz de suportar informações de gestão e controle, projetam o uso escalar da rede, possibilitando a obtendo informações nunca antes imaginadas, graças à facilidade de conexão a baixo custo, robustez de infraestrutura e a convergência da TI com a TO, unindo as redes e as informações e eliminando as ilhas de comunicação.

Com a evolução da infraestrutura, nada mais natural que também tivéssemos a evolução dos protocolos. Surge, então, o PROFINET – que é a evolução natural da rede PROFIBUS – tornando possível a comunicação em alta velocidade, com grande volume de dados e, principalmente, usando o mesmo padrão elétrico adotado pelas redes Ethernet tradicionais e junto com seus principais protocolos já conhecidos. TI e TO passam a falar a mesma linguagem em termos de suporte e engenharia.

O PROFINET é um protocolo de rede industrial baseado no padrão Ethernet, que usa as mesmas funcionalidades desta última, tais como TCP/IP, e adota os mesmos arranjos de cabeamento estruturado da TI e também suporta redes sem fio WiFi e Fibra Óptica. Além disso, o PROFINET incorpora funções específicas da automação, tais como, segurança funcional de operação para aplicações de intertravamentos de segurança (PROFIsafe).

Ainda pensando em evolução, vivemos em época de Indústria 4.0, termo este usando para designar o uso da Internet dentro da produção industrial, mudando profundamente os modelos de negócios e operação industrial, sendo referenciada como a 4ª Revolução Industrial.

A Internet assim como a conhecemos atualmente é a rede que permite às pessoas a troca de informações através da infraestrutura de computadores interligados através da rede Ethernet em escala global, também conhecida como Cloud (nuvem). Na Indústria 4.0 a conexão entre as máquinas passa a fazer parte dessa nuvem global.

Podemos então conceituar, que a Indústria 4.0, como conexão e vias de dados, é o universo cibernético, isto é, a conexão das pessoas, informações e máquinas, tudo isso ocorrendo dentro da indústria.

Considerando que a Internet já existe e é uma realidade mundial, legada da TI, torna-se necessário pensar numa rede de automação (TO) que tenha as mesmas características da primeira, para poder “conversar” com este universo cibernético.

Logo, o PROFINET se encaixa perfeitamente nessa nova realidade, pois é um protocolo industrial para máquinas totalmente compatível com o padrão Ethernet existente.

Num cenário de integração de diversos setores de uma indústria (robôs de soldagem, empacotamento, logística, financeiro, planejamento, etc.) as redes PROFINET permitem criar uma via horizontal interconectando todos os equipamentos através de uma rede Ethernet, assim como uma via vertical, que consolida desde os dados mais simples dos dispositivos até o conjunto de informações dentro do Big Data, formando um conjunto único de informação, dispensando a necessidade de tratamento intermediário.

As redes PROFINET já estão preparadas para a interconexão da indústria do futuro, cujos esforços de construção já estão em curso. A Indústria 4.0 é uma realidade, apesar de ainda estarmos vivendo a fase de transição, e a Ethernet Industrial é o maior facilitador das vias de comunicação que compõem este universo cibernético.