Um marco no networking industrial
A automação industrial está em um ponto de virada. Enquanto os barramentos de campo tradicionais, como PROFIBUS e DeviceNet, estão sendo cada vez mais substituídos por soluções modernas baseadas em Ethernet, o Single Pair Ethernet (SPE) está emergindo como um conceito revolucionário que permite a comunicação Ethernet por meio de um único par de fios. Mas o SPE é muito mais do que apenas uma inovação técnica; é a base de um movimento de padronização globalmente sincronizado que permite que fabricantes de máquinas e engenheiros de automação em todo o mundo desenvolvam sistemas à prova de futuro e interoperáveis ​​internacionalmente.

A chave para esse sucesso reside em um conjunto de normas precisamente coordenadas, desenvolvido pela Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) e por diversos consórcios industriais. Esse conjunto harmonizado de normas forma a base para uma solução verdadeiramente global — uma solução sem múltiplas certificações, silos proprietários ou a fragmentação que historicamente tem dificultado a implementação perfeita da Indústria 4.0.

Famílias de padrões como uma arquitetura de compatibilidade
A importância da padronização da SPE não pode ser avaliada por uma única norma. Em vez disso, surgiu todo um ecossistema de normas coordenadas, que devem se encaixar como peças de um quebra-cabeça. A visão geral a seguir apresenta as principais normas e seus respectivos papéis dentro da estrutura geral.

IEC TS 63444: A Fundação Data Frame
Este projeto visa transformar a norma IEC TS 63444 existente em uma Norma de Interoperabilidade (IS), conforme anunciado na plenária do Comitê de Supervisão 65C da IEC em 2024. O trabalho será sincronizado com o trabalho da IEC 61158 Edição 2028 no Grupo de Trabalho 9 do Comitê de Supervisão 65C. Alguns elementos da IEC TS 63444 poderão ser incorporados à IEC 61918:2028. Esta norma define os requisitos básicos para projetos de sistemas e transmissão de dados via SPE (Entidade Física de Substrato). Ela estabelece a base conceitual que permite que diferentes protocolos, incluindo PROFINET, bem como outros padrões, se comuniquem por meio de uma camada física SPE comum. Sem essa norma, surgiria um cenário em que o hardware SPE existiria, mas cada fabricante definiria suas próprias regras, com as conhecidas consequências para a interoperabilidade e a segurança do investimento.

IEC 63171-7 ED2 – O padrão de conectores do futuro
A segunda edição da norma IEC 63171-7 especifica conectores híbridos M12 para SPE (Power Energy Power – Potência de Entrada de Energia) com capacidade de transmissão de energia para aplicações industriais, bem como um sistema de conectores sem contatos de energia adicionais nos sistemas métricos M8 e M12 já conhecidos, além de classificação IP20 para uso em equipamentos em ambientes protegidos. Isso cria um ecossistema para maiores densidades de potência, conceitos de blindagem aprimorados e especificações de tolerância mais precisas, garantindo compatibilidade plug-and-play confiável entre produtos de diferentes fabricantes.

IEC 61158-2-100: A camada física do PROFINET sobre SPE
Com a crescente digitalização das aplicações industriais, aumenta a necessidade de soluções de comunicação uniformes e de alto desempenho que abranjam desde a nuvem até o nível de campo. A norma IEC 61158-2-100 atende a esses requisitos ao especificar uma camada física de transmissão padronizada baseada em Single Pair Ethernet (SPE) e Ethernet-APL. Dessa forma, ela estabelece as bases para redes ponta a ponta, escaláveis ​​e interoperáveis ​​em automação de processos, fábricas e edifícios, permitindo também o uso de tecnologias Ethernet modernas mesmo em condições industriais exigentes e potencialmente explosivas.

Em particular, descreve a estrutura técnica para 10BASE-T1L e 100BASE-T1L, incluindo transmissão de dados (10/100 Mbit/s), fornecimento de energia pela mesma linha de dois fios e alcances de até aproximadamente 1 km. Um elemento fundamental é a definição de classes de porta, segmento e desempenho, bem como perfis intrinsecamente seguros, para garantir interoperabilidade padronizada e segura — mesmo em atmosferas potencialmente explosivas. Além disso, a norma especifica topologias (tronco/ramificação), regras de cabeamento, requisitos de conectores e aspectos de EMC para viabilizar redes industriais robustas.

Dessa forma, fornece uma especificação harmonizada e tecnologicamente neutra para Ethernet de Par Único, que serve como base para futuros padrões IEC e aplicações Ethernet industriais. Serve como base para as séries de normas IEC 61784-1, -2 e -5, que definem os perfis de comunicação para redes industriais (fieldbus e Ethernet Industrial), bem como os perfis de instalação associados para a implementação padronizada e interoperabilidade desses sistemas.

PROFINET sobre SPE: O middleware entre o padrão e a aplicação
Embora os padrões definam a infraestrutura, o PROFINET sobre SPE preenche a lacuna para aplicações industriais. Há mais de duas décadas, o PROFINET é um padrão estabelecido para comunicação em tempo real na automação de fábricas — um protocolo que combina determinismo, confiabilidade e recursos abrangentes de diagnóstico.

Ao adaptar o PROFINET para a tecnologia SPE, com base na norma IEC 61158-2-100 e padrões relacionados, surge um cenário único: os fabricantes de máquinas podem executar seus aplicativos PROFINET comprovados em hardware SPE sem precisar fazer alterações fundamentais na camada de aplicação. O mesmo ambiente de engenharia, as mesmas ferramentas de diagnóstico e o mesmo conceito de segurança permanecem utilizáveis.

Isso não é pouca coisa. Historicamente, novos barramentos de campo ou protocolos de comunicação frequentemente levam a uma reformulação completa dos conceitos de máquinas. O PROFINET sobre SPE quebra esse padrão, permitindo a evolução em vez da revolução.

A Importância Internacional: Uma Rede Global da Indústria 4.0
A verdadeira força dessa estrutura de normas reside em seu alcance global. A IEC é um órgão internacional; suas normas se aplicam não apenas na Europa, mas em todo o mundo. Um fabricante de máquinas na Alemanha pode usar exatamente o mesmo ecossistema SPE que um fabricante no Japão, nos Estados Unidos ou em Singapura. Isso tem diversas implicações estratégicas para a indústria global.

Confiabilidade do investimento a longo prazo
As normas só são valiosas se permanecerem estáveis ​​e com suporte a longo prazo. Uma vez adotadas, as normas IEC normalmente permanecem válidas por muitos anos, e as novas edições são elaboradas para manter a retrocompatibilidade. A segunda edição da IEC 63171-7 representa um avanço, mantendo-se conceitualmente compatível com a primeira edição. Isso proporciona aos investidores segurança no planejamento.

Perspectiva: PROFINET supera SPE como a “língua franca” do setor
A padronização do Single Pair Ethernet ainda não está completa. Órgãos de padronização e consórcios já estão trabalhando em melhorias: taxas de dados mais altas, diferentes distâncias de transmissão, perfis de segurança expandidos e integração com Redes Sensíveis ao Tempo (TSN) para atender a requisitos de tempo real ainda mais determinísticos. Esses desenvolvimentos fortalecerão ainda mais o ecossistema SPE e expandirão seu leque de aplicações.

Mas a base já está estabelecida: um conjunto global de padrões aprovados por órgãos internacionais que permite aos fabricantes de máquinas implementar a Indústria 4.0 não como uma colcha de retalhos de padrões proprietários, mas como um ecossistema coerente e globalmente funcional. O PROFINET sobre SPE reforça essa tendência ao migrar, pela primeira vez, de forma transparente, um protocolo de tempo real já estabelecido para uma nova camada física — sem interrupções, sem variantes proprietárias e sem fragmentação regional.

Isso não é apenas uma conquista técnica; é um sucesso regulatório que terá um impacto duradouro na próxima década de automação industrial. A mensagem é clara: a padronização não é burocracia, mas sim a chave para a inovação global e o sucesso econômico.

 

– Conteúdo traduzido. Original disponível no site da PI.