autoria:
Thomas Schildknecht (*)
tradução:
Paolo Capecchi (*)
Os sistemas de transmissão de dados wireless são essenciais para muitas aplicações industriais. O link de rádio deve ser estável e altamente disponível, a fim de evitar paradas indesejadas em máquinas e processos — e, ao mesmo tempo, seguro o suficiente para ser usado em aplicações de missão crítica, como sistemas de parada de emergência com protocolo PROFIsafe.
Este artigo descreve as tecnologias patenteadas que garantem uma comunicação de dados segura e sem falhas, além de explicar por que, hoje, já é possível substituir o cabo por um link de rádio com total segurança em suas aplicações.
Desafios
Os ganhos econômicos e operacionais dessas aplicações dependem de um equilíbrio entre disponibilidade, confiabilidade e segurança na operação diária. Em aplicações com /*movimentação de cargas (como guindastes, pontes rolantes, shiploaders etc.), é necessário atender a normas de segurança rigorosas — um desafio não apenas para os sistemas de acionamento e controle, mas também para as redes de comunicação de dados wireless.
Embora seja impossível eliminar completamente as fontes de interferência em sistemas complexos de rádio, é possível impedir que essas perturbações afetem o controle e, consequentemente, a disponibilidade da planta. Duas medidas principais contribuem para isso:
- O projeto do link de rádio — especialmente a escolha da tecnologia wireless — deve considerar todas as influências ambientais da aplicação;
- Os módulos de rádio devem ser inteligentes o suficiente para detectar, interpretar e neutralizar interferências a tempo, evitando impactos na comunicação entre o controlador e os dispositivos remotos. Esses módulos devem atuar como filtros inteligentes entre o controlador e os dispositivos conectados na outra extremidade do link.
Essas funções são especialmente importantes em sistemas de intertravamento de segurança via rádio.
A tecnologia de conexão wireless segura para redes PROFIBUS DP foi desenvolvida pela Schildknecht AG há muitos anos e é totalmente compatível com o protocolo PROFIsafe. Presente em todos os rádios DATAEAGLE, essa tecnologia combina hardware específico e firmware proprietário, incluindo um bloco de função (Function Block – FB) patenteado pela Schildknecht.
Conexão via Cabo 
Princípio de funcionamento – conexão convencional
Em máquinas e equipamentos, a comunicação entre CLP, sensores e atuadores se dá por redes padronizadas como PROFIBUS DP, PROFINET IO ou CAN. Nelas, pacotes de dados (telegramas) são trocados entre o CLP e os módulos de E/S — normalmente a cada milissegundo.
Quantos metros de cabo?
Em geral, mais de um módulo de E/S está conectado ao CLP. E, em máquinas com partes móveis, os cabos estão sujeitos a desgaste mecânico intenso — podendo, em certos casos, inviabilizar o uso da solução cabeada.
Link de Rádio 
Princípio da transmissão de dados – tempo de resposta dentro da tolerância
A comunicação via redes wireless pode ser feita com tecnologias como WLAN ou Bluetooth. O cabo é substituído por dois módulos de rádio. Para que a rede PROFIBUS DP funcione corretamente, o tempo de resposta predefinido (geralmente entre 16 ms e 128 ms) precisa ser respeitado.
Tempo de resposta acima da tolerância
Se o tempo de resposta for excedido — por exemplo, devido a uma interferência eletromagnética, os pacotes serão perdidos e o CLP e os módulos de E/S entrarão em estado de erro de barramento, levando à parada do processo e a prejuízos operacionais.
Redes Wireless com rádios convencionais 
Sem pré-processamento inteligente
Rádios convencionais transmitem os pacotes de dados sem analisar seu conteúdo. Com isso, todos os pacotes precisam ser enviados, o que pode facilmente sobrecarregar o link de rádio.
Perda ou atraso de pacotes
Pacotes perdidos, incompletos ou atrasados — causados por interferências — provocam erros de barramento e a parada da máquina. O CLP continuará enviando novos pacotes a cada 16 a 128 ms, sobrecarregando ainda mais o sistema.
Redes Wireless com pré-processamento inteligente
Smart Radio – transmissão inteligente de dados
O sistema Smart Radio DATAEAGLE faz o pré-processamento dos dados diretamente no módulo de rádio. Algoritmos patenteados verificam conteúdo, timestamp e redundância dos pacotes, analisando os dados em blocos menores. Quando necessário, os pacotes são armazenados temporariamente. A porta PROFIBUS DP e o módulo de RF operam de forma totalmente independente, garantindo comunicação sem falhas — com um novo pacote podendo ser processado a cada milissegundo.
Processamento de dados confiável
O pré-processamento assegura disponibilidade contínua da máquina. Com a tecnologia Smart Radio, telegramas incompletos são reconstruídos, pacotes atrasados são substituídos e a comunicação em tempo real é superior à dos sistemas convencionais — mesmo sob interferências eletromagnéticas.
Smart Wireless 
Benefícios e vantagens
Otimização do tráfego de dados
O pré-processamento reduz o uso do link de rádio e desacopla a porta PROFIBUS DP da rede wireless. Os telegramas são armazenados temporariamente e analisados por participante, o que permite operar com taxas de até 1,5 Mbps sem alterar a configuração do mestre PROFIBUS.
Filtro de tempo configurável
Um filtro de tempo ajustável permite manter a comunicação estável mesmo durante breves interferências. Isso evita erros de barramento e paradas do sistema. Em caso de falha prolongada do link, o erro é sinalizado ao CLP, que ativa os procedimentos de segurança. O tempo do filtro pode ser ajustado entre 20 ms e 20 s.
Firewall inteligente
O mestre PROFIBUS envia dados cíclicos com tempo de ciclo inferior a 1 ms a 1,5 Mbps — mesmo que os dados não mudem. O Smart Radio reconhece telegramas repetidos e os filtra, reduzindo o tráfego no link de rádio. Apenas telegramas com dados efetivamente alterados são transmitidos. O tempo de atualização após o link é de cerca de 20 ms.
Autor:
(*) Thomas Schildknecht, CEO da Schildknecht AG.
Tradução:
(*) Paolo Capecchi, diretor da Westcon Instrumentação Industrial Ltda.
