A utilização de redes na indústria apresenta um crescimento significativo nos últimos anos.
Esse controle distribuído, no entanto, somente é viável se todos os integrantes do sistema puderem trocar informações entre si de modo rápido e confiável. Dessa necessidade surgiu um campo vastíssimo de tecnologia em redes de comunicação. Para o ambiente industrial, atualmente, é possível encontrar redes conectando desde equipamentos simples, como sensores, até equipamentos mais complexos como CLPs e CNCs. Estas redes, na sua maioria, devem utilizar protocolos abertos, tendo como vantagem a possibilidade de integrar equipamentos de diferentes fabricantes em uma mesma rede.
1. Redes
A utilização de redes de comunicação industriais, independente do tipo ou fabricante, costuma apresentar vantagens como:
- Redução de custos e tempo de instalação e projeto.
- Maior flexibilidade para operação e controle de equipamentos.
- Integração de diferentes fabricantes.
- Facilita o diagnóstico rápido e preciso.
- Possibilita distribuição do controle e inteligência dos elementos de campo.
- Dados são transmitidos de forma digital, melhorando sua consistência e confiabilidade.
- Possibilidade de parametrização remota.
1.1 Modbus
O MODBUS (www.modbus.org) criado em 1978 é um protocolo simples, de fácil desenvolvimento e baixo custo. Apesar de ser um protocolo lento, suas aplicações são variadas, desde monitoração e integração com PCs e ferramentas de programação até controle de processos e automação da manufatura.
1.2 CANopen
O protocolo CAN (www.can-cia.org) foi introduzido em 1983 pela Bosch e, em 1995, a CiA – CAN
in Automation – estabeleceu o CANopen, que opera como protocolo da camada de aplicação utilizando o protocolo CAN como base. Utiliza o modelo produtor/consumidor e possui uma estrutura bastante flexível de programação e configuração, o que permite otimizar a troca de
dados pela rede. Foi inicialmente projetado para utilização com foco no controle de movimento em máquinas-ferramenta. No entanto, por sua flexibilidade, é possível encontrar aplicações para este protocolo nas mais diferentes áreas.
1.3.DeviceNet
O protocolo DeviceNet (www.odva.org) foi criado para ser um protocolo de baixo custo, integrando dispositivos mais simples no chão de fábrica, como sensores e drives. Tornou-se um protocolo aberto em 1994 e utiliza o modelo produtor/consumidor para a troca de dados, sendo derivado da rede CAN.
1.4 Profibus
O PROFIBUS-DP (www.profibus.org) é o perfil mais freqüentemente utilizado do protocolo Profibus. Otimizado para alta velocidade e conexão de baixo custo, foi projetado especialmente para a comunicação entre sistemas de controle de automação e seus respectivos I/Os distribuídos em nível de dispositivo. Utiliza o modelo mestre/escravo. Atualmente existem três versões do DP: DP-V0 (1993), DP-V1 (1997) e DP-V2 (2002).
1.5 Ethernet
Como alternativa às tradicionais redes industriais, surgem implementações que utilizam a Ethernet, tecnologia de rede local mais utilizada no mundo, possuindo enorme espectro de
fornecedores a baixo custo. Apesar de não ter sido projetada para suportar os requisitos das redes de automação industrial, apresenta-se como uma tecnologia bastante interessante
para este contexto, devido ao alto desempenho (taxas de transmissão que variam de 10 Mbps a 10 Gbps), baixo custo e expressiva interoperabilidade. Existem atualmente vários grupos de trabalho desenvolvendo soluções para utilização da rede ethernet na indústria.
1.6 Wireless
O termo wireless descreve a comunicação que utiliza ondas eletromagnéticas – rádio, microondas ou infravermelho – sem utilização de cabos ou fios, como celulares. Para o chão de fábrica, é uma comunicação nova e encontra aplicações graças a vantagens como conexão em locais de difícil
acesso, maior mobilidade de equipamentos e conexões com dispositivos portáteis, além do menor tempo e tamanho das instalações. Alguns padrões vêm surgindo com o objetivo de possibilitar a utilização desta tecnologia em diferentes aplicações, como o Bluetooth, Wi-Fi e ZigBee.
As empresas de tecnologia investem no estudo e desenvolvimento de produtos e aplicações utilizando redes industriais, de maneira a fornecer soluções que atendam diferentes exigências, com custo acessível e suporte de qualidade. Nos inversores de freqüência, soft-starters e relés de proteção eletrônicos, uma ampla variedade de protocolos e interfaces está disponível. Para os produtos em desenvolvimento, a análise das interfaces e protocolos suportados é um dos principais itens a serem avaliados durante a etapa de projeto.
Inversores de freqüência
Os inversores de freqüência da WEG, destinados à variação de velocidade e proteção de motores de indução trifásicos, podem ser utilizados em uma grande variedade de aplicações. Os inversores de freqüência atuais possuem acessórios para comunicação em vários protocolos consagrados, como DeviceNet, Profibus DP, CANopen, Modbus-RTU, e as novas tecnologias como Wireless e Ethernet, seguindo a tendência de mercado que exige que mesmo equipamentos de baixo custo possam ser integrados a redes de comunicação.
Chaves de partida suave
As chaves de partida estática são destinadas à aceleração, desaceleração e proteção de motores de indução trifásicos. Assim como acontece com os inversores de freqüência, o grau de automação e controle cada vez maior desejado nas aplicações exige a disponibilidade de redes de comunicação. As chaves de partida possuem diferentes opções para comunicação que podem ser instaladas diretamente no produto.
Relés Eletrônicos de Proteção de Motores
O relé de proteção eletrônico é um dispositivo inteligente para partida e proteção de motores elétricos de baixa tensão que conta com tecnologia de ponta e capacidade de comunicação em rede. Os relés inteligentes contam com várias opções de protocolos de redes de comunicação como o ProfiBus DP, DeviceNet e Modbus-RTU, que permitem, além do monitoramento do sistema, a parametrização do relé remotamente. Por possuir uma memória térmica, os relés
são capazes de manter a relação térmica do motor mesmo quando sem energia.
CCM Inteligente
Os inversores de freqüência, chaves de partida suave e relés inteligentes podem ser utilizados em Centros de Controle de Motores (CCM) Inteligentes, onde a disponibilidade de redes de comunicação é a peça-chave para integração em sistemas de controle e supervisão.
Vantagens de utilização do CCM Inteligente
- Maior confiabilidade no sistema de proteção.
- Eliminação de vários componentes da gaveta.
- Redução da fiação de comando.
- Redução na fiação de monitoração, supervisão e controle.
- Monitoração, supervisão e controle remotos via IHM, CLP ou PC.
- Rearme do relé à distância reduzindo tempo de manutenção.
- Rapidez e precisão na identificação de defeitos.
- Armazenamento dos registros e estatísticas de defeito por gaveta.
- Comunicação com outros sistemas em redes de protocolo aberto.
- Parametrização remota dos equipamentos.
Fonte: WEG em Revista 53
Esse controle distribuído, no entanto, somente é viável se todos os integrantes do sistema puderem trocar informações entre si de modo rápido e confiável. Dessa necessidade surgiu um campo vastíssimo de tecnologia em redes de comunicação. Para o ambiente industrial, atualmente, é possível encontrar redes conectando desde equipamentos simples, como sensores, até equipamentos mais complexos como CLPs e CNCs. Estas redes, na sua maioria, devem utilizar protocolos abertos, tendo como vantagem a possibilidade de integrar equipamentos de diferentes fabricantes em uma mesma rede.
1. Redes
A utilização de redes de comunicação industriais, independente do tipo ou fabricante, costuma apresentar vantagens como:
- Redução de custos e tempo de instalação e projeto.
- Maior flexibilidade para operação e controle de equipamentos.
- Integração de diferentes fabricantes.
- Facilita o diagnóstico rápido e preciso.
- Possibilita distribuição do controle e inteligência dos elementos de campo.
- Dados são transmitidos de forma digital, melhorando sua consistência e confiabilidade.
- Possibilidade de parametrização remota.
1.1 Modbus
O MODBUS (www.modbus.org) criado em 1978 é um protocolo simples, de fácil desenvolvimento e baixo custo. Apesar de ser um protocolo lento, suas aplicações são variadas, desde monitoração e integração com PCs e ferramentas de programação até controle de processos e automação da manufatura.
1.2 CANopen
O protocolo CAN (www.can-cia.org) foi introduzido em 1983 pela Bosch e, em 1995, a CiA – CAN
in Automation – estabeleceu o CANopen, que opera como protocolo da camada de aplicação utilizando o protocolo CAN como base. Utiliza o modelo produtor/consumidor e possui uma estrutura bastante flexível de programação e configuração, o que permite otimizar a troca de
dados pela rede. Foi inicialmente projetado para utilização com foco no controle de movimento em máquinas-ferramenta. No entanto, por sua flexibilidade, é possível encontrar aplicações para este protocolo nas mais diferentes áreas.
1.3.DeviceNet
O protocolo DeviceNet (www.odva.org) foi criado para ser um protocolo de baixo custo, integrando dispositivos mais simples no chão de fábrica, como sensores e drives. Tornou-se um protocolo aberto em 1994 e utiliza o modelo produtor/consumidor para a troca de dados, sendo derivado da rede CAN.
1.4 Profibus
O PROFIBUS-DP (www.profibus.org) é o perfil mais freqüentemente utilizado do protocolo Profibus. Otimizado para alta velocidade e conexão de baixo custo, foi projetado especialmente para a comunicação entre sistemas de controle de automação e seus respectivos I/Os distribuídos em nível de dispositivo. Utiliza o modelo mestre/escravo. Atualmente existem três versões do DP: DP-V0 (1993), DP-V1 (1997) e DP-V2 (2002).
1.5 Ethernet
Como alternativa às tradicionais redes industriais, surgem implementações que utilizam a Ethernet, tecnologia de rede local mais utilizada no mundo, possuindo enorme espectro de
fornecedores a baixo custo. Apesar de não ter sido projetada para suportar os requisitos das redes de automação industrial, apresenta-se como uma tecnologia bastante interessante
para este contexto, devido ao alto desempenho (taxas de transmissão que variam de 10 Mbps a 10 Gbps), baixo custo e expressiva interoperabilidade. Existem atualmente vários grupos de trabalho desenvolvendo soluções para utilização da rede ethernet na indústria.
1.6 Wireless
O termo wireless descreve a comunicação que utiliza ondas eletromagnéticas – rádio, microondas ou infravermelho – sem utilização de cabos ou fios, como celulares. Para o chão de fábrica, é uma comunicação nova e encontra aplicações graças a vantagens como conexão em locais de difícil
acesso, maior mobilidade de equipamentos e conexões com dispositivos portáteis, além do menor tempo e tamanho das instalações. Alguns padrões vêm surgindo com o objetivo de possibilitar a utilização desta tecnologia em diferentes aplicações, como o Bluetooth, Wi-Fi e ZigBee.
As empresas de tecnologia investem no estudo e desenvolvimento de produtos e aplicações utilizando redes industriais, de maneira a fornecer soluções que atendam diferentes exigências, com custo acessível e suporte de qualidade. Nos inversores de freqüência, soft-starters e relés de proteção eletrônicos, uma ampla variedade de protocolos e interfaces está disponível. Para os produtos em desenvolvimento, a análise das interfaces e protocolos suportados é um dos principais itens a serem avaliados durante a etapa de projeto.
Inversores de freqüência
Os inversores de freqüência da WEG, destinados à variação de velocidade e proteção de motores de indução trifásicos, podem ser utilizados em uma grande variedade de aplicações. Os inversores de freqüência atuais possuem acessórios para comunicação em vários protocolos consagrados, como DeviceNet, Profibus DP, CANopen, Modbus-RTU, e as novas tecnologias como Wireless e Ethernet, seguindo a tendência de mercado que exige que mesmo equipamentos de baixo custo possam ser integrados a redes de comunicação.
Chaves de partida suave
As chaves de partida estática são destinadas à aceleração, desaceleração e proteção de motores de indução trifásicos. Assim como acontece com os inversores de freqüência, o grau de automação e controle cada vez maior desejado nas aplicações exige a disponibilidade de redes de comunicação. As chaves de partida possuem diferentes opções para comunicação que podem ser instaladas diretamente no produto.
Relés Eletrônicos de Proteção de Motores
O relé de proteção eletrônico é um dispositivo inteligente para partida e proteção de motores elétricos de baixa tensão que conta com tecnologia de ponta e capacidade de comunicação em rede. Os relés inteligentes contam com várias opções de protocolos de redes de comunicação como o ProfiBus DP, DeviceNet e Modbus-RTU, que permitem, além do monitoramento do sistema, a parametrização do relé remotamente. Por possuir uma memória térmica, os relés
são capazes de manter a relação térmica do motor mesmo quando sem energia.
CCM Inteligente
Os inversores de freqüência, chaves de partida suave e relés inteligentes podem ser utilizados em Centros de Controle de Motores (CCM) Inteligentes, onde a disponibilidade de redes de comunicação é a peça-chave para integração em sistemas de controle e supervisão.
Vantagens de utilização do CCM Inteligente
- Maior confiabilidade no sistema de proteção.
- Eliminação de vários componentes da gaveta.
- Redução da fiação de comando.
- Redução na fiação de monitoração, supervisão e controle.
- Monitoração, supervisão e controle remotos via IHM, CLP ou PC.
- Rearme do relé à distância reduzindo tempo de manutenção.
- Rapidez e precisão na identificação de defeitos.
- Armazenamento dos registros e estatísticas de defeito por gaveta.
- Comunicação com outros sistemas em redes de protocolo aberto.
- Parametrização remota dos equipamentos.
Fonte: WEG em Revista 53
Um comentário:
Muito bom.
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