O novo padrão na comunicação industrial: consistente, até à utilização no campo

Padrões de comunicação industriais

Um por todos, todos por um

Um novo padrão de comunicação para a automação, compatível com todos os fabricantes.

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    Single Pair Ethernet

    A Phoenix Contact é o seu parceiro-chave para a integração da Single Pair Ethernet, desde a interface de dispositivos, passando pela cablagem, até aos componente de rede ativos, desde sensores no campo até ao PC no escritório.

Em diversos organismos e projetos de padronização está a surgir, neste momento, a estrutura básica para o futuro da tecnologia de comunicação industrial. Os novos padrões de comunicação, como OPC UA, TSN, SPE e 5G, serão sistemas repensados ao nível dos custos, taxa de transferência de dados, latência e determinismo. Na qualidade de líder tecnológico com mais de 30 anos de experiência na área da tecnologia de comunicação industrial, a Phoenix Contact está envolvida em todos os principais organismos de padronização. Aí, moldamos para si um novo padrão de comunicação para a automação, compatível com todos os fabricantes.

Uma visão geral da comunicação do futuro

Enquanto, anteriormente, poucos aparelhos se encontravam interligados através de Ethernet, atualmente já se formaram grandes redes. No âmbito da informatização e da Industrie 4.0 ou IIoT, no futuro serão integrados ainda mais dispositivos de campo. Além dos dados de comando, estes irão transferir para diversos destinos na rede e na cloud também dados orientados para as necessidades. Para controlar estas quantidades de dados e continuar a poder operar aplicações críticas em tempo real são necessárias novas tecnologias:

Locais de utilização dos novos padrões de comunicação na rede  

As novas tecnologias TSN, SPE/APL, 5G e também OPC UA não devem ser consideradas como independentes umas das outras, mas sim como formando, juntas, a comunicação do futuro

O padrão de comunicação OPC UA já se encontra estabelecido em camadas de comunicação sobrepostas. Este padrão está a ser agora desenvolvido para a comunicação de campo direta, permitindo também aí uma comunicação universal para todos os fabricantes. Em conjunto com a Time Sensitive Networking (TSN), a OPC UA permite uma comunicação convergente e em tempo real até ao campo ou entre controladores.

Em simultâneo é também trabalhada a física de transferência. A Single Pair Ethernet (SPE) permite, no futuro, uma transmissão Ethernet através de apenas dois fios para a ligação Ethernet até ao sensor. Com 5G é especificado um novo padrão de telecomunicações móveis, significativamente mais fiável e com melhor desempenho para uma ligação fiável das aplicações móveis em constante crescimento. Em todos estes projetos deve ser sempre considerado o tema da cibersegurança, adaptando-a constantemente aos novos sistemas e perigos. Todos os novos padrões emergentes formam, em conjunto, a estrutura básica para o futuro da tecnologia de comunicação industrial.

A nossa oportunidade: um padrão comum para a automação

Para implementar as visões da Industrie 4.0 e da IIoT é necessária uma interligação global do sensor através da máquina e de sistemas principais até à cloud. No entanto, até agora, isto era possível apenas dificilmente visto que surgiram sistemas de bus de campo e perfis para dispositivos de automatização incompatíveis nas diversas organizações de bus de campo, como, por ex., Safety e Motion-Control. Agora são frequentemente necessários também gateways como interface.

Para alterar esta situação, a Phoenix Contact está envolvida e empenhada em todos os círculos de trabalho marcantes no sentido de definir um padrão de comunicação do futuro, uniforme e compatível com todos os fabricantes. Estamos felizes por assistir a grandes progressos em vários projetos nesta área.

OPC UA – o padrão de comunicação uniforme também no campo

OPC UA torna-se a escolha favorita  

Com o desenvolvimento para o nível de campo, a OPC UA torna-se o padrão de comunicação da indústria

Atualmente, a OPC UA já é utilizada como padrão de comunicação sobreposto em instalações. Agora, a OPC UA será ampliada com perfis de aplicação estandardizados no campo, por ex., para I/O, Safety ou Motion.

Além disso, são definidos modelos de aparelho padronizados para uma configuração e diagnóstico uniformes dos aparelhos na rede. São também descritos os testes de conformidade necessários para uma elevada compatibilidade. No conjunto, é assim possível, no futuro, uma ligação extensiva de dispositivos de campo à cloud e uma ligação consistente de TI e OT.

OPC UA e TSN – redes convergentes

Convergência como necessidade para uma comunicação fiável entre a tecnologia da informação e OT  

TSN permite redes convergentes

Para redes com aplicações distribuídas e críticas em termos de tempo, os mecanismos TSN adicionais permitem uma sincronização temporal e priorização dos fluxos de dados. TSN designa uma multiplicidade de padrões na IEEE 802.1, destinados a tornar a Ethernet padrão apta para uso em tempo real. Isso é particularmente importante quando várias pessoas responsáveis definem fluxos de dados numa rede convergente, utilizando várias ferramentas de engenharia. Assim, todos podem ter a certeza de que a sua solução parcial não perturba nem interfere noutras comunicações. Isto aumenta a fiabilidade e disponibilidade da sua rede.

Para garantir uma interoperabilidade, em diferentes grupos de trabalho são estabelecidas todas as camadas da comunicação com base em TSN e OPC. Todas as definições dos grupos de trabalho baseiam-se no perfil TSN para a comunicação industrial (perfis TSN-IA), definido no órgão de padronização IEC/IEEE 60802. A Phoenix Contact participa nos grupos de trabalho iniciados pela OPC Foundation com recursos financeiros e humanos, ajudando assim a definir o padrão de comunicação industrial do futuro.

SPE e APL – Ligação Ethernet até ao sensor

Cadeia ADN  

No futuro, a tecnologia de dois fios SPE funcionará como um ADN através da rede

Outra condição para a interligação consistente do sensor à cloud é a ligação fácil de sensores e atuadores inteligentes na rede. Com a Single Pair Ethernet (SPE) isto não só se torna mais simples, mas também significativamente mais compacto e económico. Em vez dos anteriores quatro pares de fios, com a SPE é necessário apenas um par de fios para a transmissão de dados. Dentro da IEEE, em diversos grupos de trabalho trabalha-se com padrões de transferência de 10 MBit/s de até 10 GBit/s e distâncias de transmissão de até 1000 m. Além disso, a tecnologia de dois fios também deve permitir uma boa alimentação de aparelhos terminais com dados e energia através de apenas um par de fios.

A tecnologia Advanced Physical Layer (APL) baseia-se na tecnologia SPE. Foi desenvolvida especialmente para a utilização em áreas intrinsecamente seguras da tecnologia de processos. Isto permite uma comunicação baseada em IP até ao sensor, sem incoerências no sistema e gateways. Os padrões necessários desta tecnologia surgem num projeto comum de três organizações de bus de campo (Fieldcom Group, ODVA e PI) e onze parceiros industriais. Na qualidade de um dos promotores deste projeto e de parceiro industrial, a Phoenix Contact participou com recursos financeiros e pessoais.

5G – comunicações móveis fiáveis para aplicações móveis

Além da comunicação com fios, também a comunicação sem fios se está a tornar cada vez mais importante para uma produção moderna e flexível. Desenvolvimentos na área de veículos guiados automaticamente (AGV), equipamentos terminais móveis (Smart Devices) e a colaboração entre pessoas e robôs exigem uma comunicação sem fios de confiança. Os padrões da rede móvel existentes até agora não oferecem qualquer garantia de fiabilidade nem um diagnóstico da qualidade da ligação e são diferentes de país para país.

Por isso, o 3GPP (3rd Generation Partnership Project) elaborou em diversos grupos de trabalho a especificação de sistema para a próxima geração de comunicações móveis, geralmente designada 5G. Com a finalidade de tornar o 5G adequado para a indústria logo desde o início, estabelecendo-o na produção, no início de 2018 foi fundada na ZVEI (Federação da indústria eletrotécnica e elétrica) a iniciativa global 5G-ACIA (5G Alliance for Connected Industries and Automation). Como um dos pioneiros na utilização de tecnologias sem fios na tecnologia de automação, a Phoenix Contact colaborou no início deste projeto e disponibiliza recursos nos grupos de trabalho.

Cibersegurança – a base de toda a comunicação

O cadeado une os segmentos de rede entre si  

Quando todos podem comunicar com todos, os dados devem estar especialmente bem protegidos

Não é possível uma comunicação consistente sem medidas de segurança adequadas. Isto porque os seus dados devem ser protegidos contra alterações indesejadas e contra roubo, sobretudo em sistemas abertos e de grandes dimensões. Portanto, embora teoricamente qualquer pessoa possa comunicar com qualquer outra, apenas a comunicação desejada deve ser permitida.

A par dos colaboradores em inúmeros outros grupos de trabalho, a Phoenix Contact apoiou o projeto de investigação IUNO, um dos projetos de referência nacional sobre a segurança de TI na Industrie 4.0. A finalidade era identificar ameaças e riscos para a fábrica inteligente do futuro, desenvolvendo medidas de proteção adequadas. Em conjunto, foram desenvolvidas e testadas soluções de aplicação geral para os requisitos da segurança de TI em ambiente industrial. Estas podem, agora, ser utilizadas como base para a segurança de TI na Industrie 4.0. O projeto foi concluído com sucesso em setembro de 2018 e o relatório final foi entregue ao Ministério da Educação e Investigação alemão.

Phoenix Contact S.A.

Sintra Business Park,
Edifício n°1
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2710-089 SINTRA

Horário: 9h -13h e 14h -18h
(+351) 21 911 2760

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