Você conhece a EtherCAT?
A comunicação industrial é feita por meio de protocolos que apresentam características e especificações únicas e são capazes de atender a diferentes necessidades.
Uma das opções disponíveis é justamente a tecnologia EtherCAT, que tem como base a Ethernet, oferecendo benefícios principalmente para a automação industrial, estabelecendo novos padrões de desempenho em tempo real e flexibilidade de topologia.
Neste artigo abordamos os principais pontos sobre essa importante rede industrial. Boa leitura!
EtherCAT é uma rede Ethernet que atende às necessidades de comunicação de alta velocidade de aplicações de controle de movimento. A rede EtherCAT se destaca frente a outros protocolos devido a sua topologia flexível e manuseio simples.
Tem natureza determinística e foi projetada com ênfase em interoperabilidade, especificamente para atender às necessidades da automação industrial, que incluem, por exemplo, tempos de resposta rápidos e requisitos mínimos de dados para cada dispositivo.
A tecnologia EtherCAT é aberta, ou seja, qualquer pessoa pode implementá-la ou usá-la. Além disso, tem baixo custo de implementação e bastante estabilidade: suas especificações nunca foram alteradas, apesar de sua compatibilidade já ter sido estendida.
A Beckhoff Automation, fabricante de Controladores Lógico Programáveis, desenvolveu sua própria versão do sistema de comunicação digital Fieldbus, como solução para o problema de largura de banda de outras interfaces.
Os estudos e esforços aplicados a esse protocolo resultaram na criação do EtherCAT, que foi apresentado ao mercado em abril de 2003 e passou a ser promovido pelo EtherCAT Technology Group.
Veja também: o que é IHM (Interface Homem Máquina)
O protocolo EtherCAT transporta os dados diretamente de um quadro Ethernet padrão sem mudar sua estrutura.
A base de funcionamento do EtherCAT consiste na forma como seus nós processam os quadros: cada nó faz a leitura dos dados endereçados a ele e grava seus dados de volta no quadro, enquanto ele está se movendo.
Isto leva a um melhor uso da largura de banda, pois um quadro por ciclo é, muitas vezes, suficiente para a comunicação, ao mesmo tempo que elimina a necessidade de switches ou hubs.
Embora os resultados dos protocolos sejam semelhantes, a maneira como eles realizam a entrega de dados é bem diferente.
EtherCAT atua em tempo real, com envio de mensagens para o próximo nó no anel antes de serem processadas por esse nó, proporcionando uma rede rápida, muito eficiente e sincronizada.
A Ethernet, por sua vez, pode apresentar atrasos, latências, custos e sobrecargas em sistemas de controle de movimento.
A Ethernet é muito útil nas indústrias, mas, para algumas aplicações, não é prática, pois encaminha quadros de dados para uma grande quantidade de endereços separados, individualmente, exigindo largura de banda massiva.
Além disso, a movimentação dos pacotes de dados só é feita quando o mestre cliente solicita as informações.
Já o protocolo EtherCAT, apesar de usar as mesmas camadas físicas e de enlace de dados que a Ethernet, é capaz de rotear dados por meio de diversos nós diferentes, em uma configuração mestre/escravo sem a necessidade de usar endereços ou switches IP.
Na rede Ethercat o envio e recebimento de dados é feito com base em solicitações, com o mestre sendo o único com permissão para enviar um quadro, em uma abordagem que garante a operação em tempo real, evitando atrasos, e essa forma de entrega é chamada “Ethernet-on-the-fly”.
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A EtherCAT possibilitou a velocidade de comunicação e uma fácil integração das redes corporativas, tornando-se uma ferramenta valiosa para a indústria moderna. Confira suas principais vantagens.
EtherCAT é muito rápida e otimiza os pacotes de dados que circulam na rede, atendendo às exigências de troca de dados dos ambientes fabris. É ideal para sistemas de controle com requisitos de tempo muito curto e alta precisão.
A conexão dos agentes EtherCAT é simplificada, com o uso de cabeamento CAT6 – similar ao adotado em ambientes de TI. Isso baixa os custos e torna a manutenção mais veloz.
Um grande diferencial é que o tamanho da rede é ilimitado, atendendo às características das mais variadas aplicações industriais.
Em comparação a outros protocolos (até mesmo o Ethernet), a EtherCAT é uma boa escolha, pois é mais fácil de usar, não exige a configuração de switches e oferece recursos importantes, como: a definição de endereços de forma automática; a não necessidade de ajuste de rede; e o diagnóstico rápido de falhas.
Mesmo com muitos recursos, a tecnologia tem preços acessíveis e baixo custo de implementação, quando comparada a outras redes industriais. Isso porque a EtherCAT usa cabeamento padrão e não requer nenhum ativo componente de infraestrutura, como switches e hubs.
Além disso, não é preciso interfaces especiais e os dispositivos conectados utilizam chips de alta integração e muito econômicos. Também não se exige mão de obra especializada de TI para operar o sistema.
Uma rede EtherCAT pode suportar até 65.535 dispositivos e permite o emprego de várias topologias: estrela, árvore, linha, barramento, etc.
Vale pontuar que é necessária uma distância de até 100m entre dois dispositivos (distâncias maiores são possíveis por meio de aplicação de fibra óptica).
A rede EtherCAT é usada em todo o mundo em uma ampla gama de aplicações industriais que envolvem o controle de máquinas, equipamentos de medição, centros de processamento de CNC, sistemas embarcados, etc.
EtherCAT combina com as tarefas de controle e automação de um ambiente industrial, pois apresenta um importante fator: o determinismo, que é a capacidade de garantir que um pacote de dados seja enviado e recebido em um período específico de tempo.
Assim, proporciona a troca de informações entre sistemas de gerenciamento e supervisão, garantindo a comunicação entre máquinas.
O protocolo permite a troca de dados síncrona com dados de processo predefinidos. Além disso, armazena informações em bancos de dados, auxiliando o gerenciamento e a supervisão das atividades industriais.
Dessa forma, muitos problemas podem ser evitados, como: baixa performance, mau funcionamento, interrupção de operações e perda de registros.
O padrão EtherCAT é uma boa opção para o chão de fábrica pois pode ser diretamente integrado aos sistemas de TI e é aberto a outros protocolos, o que reduz significativamente os custos de engenharia e instalação de sistemas de automação industrial.
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A Ethernet convencional, usada principalmente em escritórios, não tem as características de determinismo necessárias para as tarefas de controle e automação de um ambiente fabril.
Para atender a essa demanda, surgiu a EtherCAT, amplamente utilizada nas fábricas de todo o mundo, devido à sua eficiência e simplicidade, imprescindíveis para uma comunicação adequada entre máquinas e sistemas corporativos.
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