Ethernet: o que é, como funciona e aplicações na indústria!
Automação Industrial

Ethernet: o que é, como funciona e aplicações na indústria!

A comunicação industrial envolve grande volume de dados e muitos equipamentos interligados. Para que a transmissão dessas informações sobre processos e atividades fabris seja adequada, a opção mais escolhida é o padrão Ethernet.

Com simplicidade de instalação e uso, este protocolo de conexão faz a troca de mensagens entre computadores, controladores, robôs e outros equipamentos industriais.

Entenda agora como essa tecnologia revolucionou desde o chão de fábrica até os setores administrativos. Descubra o seu conceito, suas versões e vantagens. Saiba também qual a sua relação com a automação e como adotá-la da melhor forma.

Leia também: Aprenda como escolher um Swtich Industrial ideal que melhor se atende suas demandas

Entenda o que é Ethernet

A Ethernet é um meio físico de comunicação de redes locais (LAN). Faz a conexão entre sistemas e dispositivos para o envio de pacotes de dados, identificando possíveis colisões. Suporta longas distâncias e taxas de bits elevadas, e pode ser aplicada a equipamentos novos e antigos, com performance em tempo real.

Para gerenciar o tráfego de informações e para que o sistema funcione corretamente, são usados switches indústrial, gateways, firewalls, entre outros elementos.

Os principais protocolos industriais para Ethernet são o TCP/IP, Modbus/TCP, Profinet, Ethernet/IP, IEC-61850, Ethercat e OPC UA.

Sua arquitetura pode ser linear, em estrela ou em anel. O uso conjunto entre tipos diferentes de estrutura também é feito.

O que irá definir o tipo é o valor disponível para investimento, o tamanho do espaço físico em que a rede será instalada e qual o desempenho esperado.

Criada em 1973, por Robert Metcalfe e Dave Boggs, a Ethernet é considerada o padrão de rede mais difundido no mundo para a intercomunicação de dados.

A sua versão industrial tem alta disponibilidade e suporta atuar em ambientes severos, sob temperaturas extremas, pois tem construção especial que a protege contra vibrações, impactos e ruídos.

Esse protocolo garante o compartilhamento de dados e arquivos entre máquinas da mesma rede, facilitando as atividades empresariais.

Uma curiosidade é que os cabos de conexão azuis, usados em modens e roteadores para distribuir a internet, são popularmente chamados de “cabos Ethernet”.

Onde é usada a ethernet?

Tipos de Ethernet industrial

Há três modelos de redes Ethernet desenvolvidas especialmente para as empresas: 

  • Switch Ethernet – capaz de ligar dois dispositivos em uma rede local, possibilitando a troca de dados sem a necessidade de um provedor externo. É muito utilizada pelas indústrias, por causa de sua alta velocidade;
  • Fast Ethernet – transmite informações a uma taxa entre 10 e 100 Mbps (megabits por segundo), com uso indicado de fibra óptica;
  • Gigabit Ethernet – faz a transmissão de dados, preferencialmente por fibra óptica, em velocidade ainda maior: até 1 Gbps (gigabit por segundo), sendo dez vezes mais rápida que a Fast Ethernet.

A Ethernet Alliance, consórcio global dedicado à promoção do protocolo, afirma que seu próximo objetivo é alcançar a velocidade de até 400 Gbps, com a otimização do padrão 802.3, que faz a conexão via cabo. 

Quais são os protocolos da Ethernet industrial?

Vamos discorrer sobre alguns dos protocolos já mencionados.

EtherNet/IP 

EtherNet/IP é um protocolo de comunicação baseado em Ethernet que é amplamente utilizado em ambientes industriais. Viabiliza a troca de dados em tempo real entre dispositivos de automação, como controladores, sensores e atuadores

É um protocolo aberto e suporta uma ampla variedade de dispositivos, o que o torna uma escolha popular na indústria.

PROFINET 

PROFINET é um protocolo de comunicação desenvolvido pela PROFIBUS International. Ele é projetado para uso em ambientes industriais e oferece comunicação eficiente para dispositivos de automação. 

O PROFINET suporta uma ampla variedade de dispositivos, desde controladores até sensores e atuadores, e possui recursos avançados de diagnóstico e configuração.

Modbus TCP/IP 

Modbus TCP/IP é uma extensão do protocolo Modbus, que foi originalmente desenvolvido para comunicação em redes seriais. 

Ele é amplamente adotado em ambientes industriais devido à sua simplicidade, baixo custo e suporte para uma ampla variedade de dispositivos.

Aplicações da Ethernet na indústria

A Ethernet industrial é amplamente utilizada em diversos setores devido à sua confiabilidade, velocidade e capacidade de comunicação em tempo real. 

Aqui estão algumas das principais aplicações dessa rede em diferentes setores:

Setor de manufatura 

A Ethernet industrial é amplamente utilizada em processos de automação industrial, de modo a alavancar a comunicação entre controladores, dispositivos de entrada/saída, máquinas e sistemas de supervisão. 

Desempenha um papel fundamental na otimização da produção, controle de qualidade e monitoramento de processos.

Setor de energia 

A Ethernet industrial é essencial para a monitorização e controle de sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia

É a base para a comunicação entre dispositivos de monitoramento, sensores, atuadores e sistemas de gerenciamento de energia, a fim de contribuir para uma operação mais eficiente e confiável.

Setor de transporte 

A rede também se aplica em sistemas de transporte, como tráfego urbano, ferrovias e aeroportos. 

Possibilita a integração de sistemas de controle de tráfego, sistemas de monitoramento de segurança, sistemas de informação ao passageiro e outros dispositivos relacionados, melhorando a eficiência e segurança do transporte.

Setor de petróleo e gás 

A Ethernet industrial desempenha um papel crucial na automação de processos e monitoramento em ambientes de exploração, produção e refino de petróleo e gás. 

Ela permite a comunicação e o controle em tempo real de sistemas de produção, monitoramento de segurança, sistemas de medição de vazão e outras aplicações críticas para o setor.

Setor de automação predial 

Essa tecnologia também é componente essencial em sistemas de automação predial, permitindo a integração de dispositivos de controle, iluminação, segurança, aquecimento e refrigeração, entre outros. 

Isso possibilita um gerenciamento centralizado e eficiente dos sistemas, o que resulta em maior eficiência energética e conforto para os ocupantes.

Essas são apenas algumas das muitas aplicações desse mecanismo de comunicação nos diversos setores da indústria. 

Sua versatilidade e capacidade de comunicação em tempo real tornam-na uma tecnologia fundamental para o avanço da automação e otimização de processos em ambientes industriais.

Benefícios da Ethernet em redes industriais

Apesar das conexões sem fio (wi-fi) serem amplamente usadas, a Ethernet ainda traz vantagens sobre elas. 

Com o protocolo, não há problemas com interferência no sinal ou perda de qualidade na conexão por causa da quantidade de equipamentos. Conheça agora outros de seus pontos positivos. 

Estabilidade

Os softwares funcionam bem, sem oscilações ou quedas bruscas de velocidade. Com a Ethernet, não há a necessidade de ficar configurando o roteador sempre, por queda de conexão.

Isso porque a conexão por cabos deste protocolo mantém contato físico direto entre o modem e o computador. 

Segurança

A Ethernet previne a perda de dados, já que a conexão cabeada, ou seja, por meios físicos, é mais difícil de ser violada. Caso ocorra algum vazamento ou irregularidade, ele será percebido mais rapidamente. 

Simplicidade

Fácil de projetar e instalar, a Ethernet aceita trabalhar com vários protocolos. Padronizada por normas internacionais, ela pode ser implementada não somente em indústrias, como também em ambiente domiciliar.

Tem alto grau de escalabilidade, ou seja, a rede pode crescer de acordo com a demanda. Além disso, é interoperável e em variadas aplicações, com diferentes equipamentos.

O gerenciamento também é facilitado porque pode ser feito remotamente, para acompanhar todos os processos produtivos.

Velocidade

Em comparação com a conexão wi-fi, a Ethernet é mais veloz e mais barata. Tanto as redes domésticas como as industriais se beneficiam da fibra óptica.

Rede Ethernet e automação industrial: como se relacionam?

Sabemos que o cotidiano industrial exige o uso de um protocolo que permita a comunicação entre equipamentos como CLP’s, atuadores, sensores e inversores de frequência.

O diálogo deve ser ágil e fluido, com capacidade para grandes volumes de dados. A troca de informações também precisa ser em alta velocidade, para não prejudicar o desempenho dos processos industriais.

E a Ethernet atende a todos esses requisitos, evoluindo junto à Tecnologia da Automação (TA). O protocolo industrial dá a estrutura necessária para que os processos automatizados sejam eficazes.

Cabe salientar que o cenário deste setor tende a crescer cada vez mais nos próximos anos. É o que afirma relatório da Valuates Reports, citado pelo Yahoo Finance

A publicação diz que o mercado atingirá US $3.192,7 milhões até 2027. Seu desenvolvimento é impulsionado pela adoção global da manufatura avançada, que exige conectividade segura e a garantia de que dados de produção sejam transmitidos e recebidos no prazo desejado, ou seja, cada vez mais rápido.

Como implementar? 4 dicas: O que considerar na hora de instalar a rede Ethernet?

  • Avalie a capacidade necessária para atender à sua real quantidade de dados produzidos. O modelo Ethernet deve suprir essa necessidade, oferecendo velocidade adequada, sem risco de sobrecarga;
  • Se possível, vá além e escolha um protocolo que até mesmo supere a capacidade que a sua empresa precisa, ajudando a evitar falhas comuns de tráfego de dados;
  • Mantenha os softwares da rede atualizados, de modo a prevenir problemas de conexão e, de quebra, aumentar a segurança de todo o sistema;
  • Invista em dispositivos modernos e de qualidade. Isso inclui bons switches, roteadores e cabos, que garantirão bom desempenho das tarefas.  

Conclusão

Ao longo deste conteúdo, mostramos que a Ethernet não é popular à toa. Ela une praticidade à eficiência e segurança, sem contar o seu baixo custo.

Concluímos, então, que para ter alta velocidade e confiabilidade nas redes industriais, vale a pena investir em um dos tipos que o protocolo apresenta, com garantia de retorno positivo em relação à transmissão de dados.

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Edilson Cravo

Edilson Cravo

Engenheiro de Aplicação da KALATEC, 23 anos de experiência com mais de 5000 visitas únicas em Indústrias. Especialista em Automação Industrial e apaixonado por Servos Motores, foi treinado nas fábricas EMERSON MOTION CONTROL, YASKAWA, WEG, DELTA, HNC, LEADSHINE e ESTUN. Foi consultor de projetos no Instituto Nuclear Brasileiro, Embraer, Rede Globo, USP (Projeto Inspire) entre outros.

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