Ao desenvolver e implementar um projeto de automação industrial, não basta escolher os melhores equipamentos. É preciso pensar em todos os processos necessários para que as máquinas atuem conforme o desejado — e é diante dessa exigência que surgem os protocolos de comunicação.
Esses elementos garantem que tudo funcione no esperado e atendem a várias necessidades. Como cada projeto é único, também há opções diferentes para estabelecer essa troca de informações.
A seguir, veja quais são os protocolos de comunicação mais usados e entenda o papel deles na automação industrial brasileira.
Para que um servo motor realize um movimento específico ou mesmo para que um robô atenda a certas necessidades, é preciso emitir um comando. Isso é possível por meio de parâmetros e da programação e tudo é transportado e devolvido, o que cria um fluxo.
Os protocolos de comunicação são, exatamente, essa “ponte” que liga os parâmetros às ações dos equipamentos de automação. São eles que permitem que os sistemas realizem os movimentos desejados e que garantem uma análise completa do desempenho.
Ao longo dos anos, a tecnologia evoluiu, assim como os recursos ligados à automação industrial. Desde que essa alternativa se tornou viável, foram criados diversos protocolos que viabilizam a comunicação entre as partes da Indústria 4.0.
No parque industrial brasileiro, algumas são especialmente mais usadas. A seguir, veja quais são os que recebem maior destaque.
O controlador lógico programável (PLC ou CLP) é uma espécie de pequeno computador que permite a programação e a execução dos códigos de automação. Nesse sentido, o protocolo mais adotado é o Modbus.
Ele é bastante utilizado para a transferência de dados entre dispositivos e ajuda a estabelecer uma hierarquia, o que o faz funcionar com servos motores. Também é ideal para o uso da comunicação sem fio, além de ser considerada uma possibilidade padrão e de ser gratuito.
Com estrutura em barramento, esse protocolo é uma opção moderna, funcional, barata e segura.
Como o Modbus, também é muito usado em CLPs, por conta de sua robustez e simples parametrização, além da alta compatibilidade.
Mais veloz que o protocolo anterior, o CANopen é multimestre e não exige um PC host, escolhido para aplicações simples e complexas.
Protocolo aberto que atua com aparelhos analógicos e digitais, o Devicenet é uma alternativa para economizar e fazer trocas rápidas entre pontos.
Utiliza a estrutura CAN, porém, consegue interligar controladores industriais, em sistemas de automação. Também é ideal para servo motores e outros equipamentos com relação de escravidão robótica.
O protocolo Hart faz comunicação digital bidirecional usando loops de corrente analógica. Auxilia na calibração e no ajuste de damping e range de diversos dispositivos industriais, como sensores e atuadores.
Usa o formato mestre-escravo e é interoperável. Alguns aspectos que o tornam um protocolo popular e atrativo são a sua simplicidade e o seu baixo custo de instalação.
A Open Platform Communications (OPC) tornou os Drivers Proprietários obsoletos, usando a interface COM/DCOM (Component Object Model/Distributed Component Object Model) e realizando a conexão entre dispositivos de protocolos distintos.
Esse protocolo ou padrão pode ser definido como uma série de especificações – criadas por fornecedores do setor, usuários e desenvolvedores de software – para permitir acesso a informações em tempo real, históricos, programas e aplicativos.
Excelente empacotador de informações, o EtherCAT é muito escolhido para projetos de automação industrial, devido à sua agilidade e velocidade.
Seu tempo de ciclo médio em servos motores é de 250 us, garantindo alta performance em sincronismo. Além dos tempos de ciclo curtos, também tem baixo custo de hardware e índices reduzidos de jitter para sincronização precisa.
Atende a aplicações que requerem tempo real hard e soft, faz testes e medições, auxiliando os processos de produção.
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Outro coringa para projetos de automação, esse protocolo é prático e barato, ideal para maquinário de pequeno porte, realizando a conectividade digital de atuadores e sensores com os seus respectivos controladores.
Também chamado de AS-i, tem instalação simples e faz a comunicação rapidamente por meio de módulos de rede, usando cabos regenerativos de duas vias.
Outra vantagem é que é adaptável a qualquer topologia de cabeamento, como barramento, anelar, árvore ou estrela.
Tecnologia recente que apresenta confiabilidade e rapidez na transmissão de dados, com boa conectividade. Entre seus principais atrativos, permite a escolha da velocidade da interface de rede, além de apresentar arquitetura flexível.
Segue o modelo OSI (Open System Interconnection) – modelo padrão que normatiza a comunicação em sete camadas – definindo a funcionalidade da rede.
Versão melhorada da rede Profibus, suporta grande volume de informações e corresponde bem às exigências da manufatura avançada. Faz a conexão entre sistemas de controle e dispositivos industriais como sensores e atuadores.
Segue o padrão Ethernet Industrial, em conformidade com o IEEE 802, oferecendo funcionalidades como o TCP/IP, usando a mesma estrutura de cabeamento e suportando redes de fibra óptica, wifi e até Bluetooth.
Um dos protocolos mais difundidos, é indicado para maquinário de médio a grande porte. Não necessita de fornecedores e é compatível com equipamentos de fabricantes distintos.
O Profibus, assim como o Modbus, o CANopen e a Ethernet IP, é um exemplo de protocolo de comunicação que usa os padrões RS422, RS485 e RS232 – que especificam detalhes físicos, número de dispositivos, nível de tensão, etc.
Com imunidade a ruídos na rede, tais padrões são aplicados em CLPs, inversores de frequência, switches para indústria, servo motores, etc.
Definir os protocolos de comunicação é essencial para o bom funcionamento, mas não apresenta fórmulas prontas. Tudo depende das características do sistema, como os recursos e as marcas utilizadas.
Também é preciso pensar em elementos como a facilidade de uso ou a velocidade. Para adoções simples, o Modbus atende bem, enquanto o CANopen é indispensável para entradas rápidas. O Devicenet, por sua vez, é mais usado de forma complementar ou opcional.
Além dessas, há muitas outras alternativas. Portanto, é interessante contar com orientação profissional especializada para tomar a decisão.
Os protocolos de comunicação são fundamentais para interligar sensores, placas e motores. Também permitem a aplicação dos parâmetros, então devem ser escolhidos de acordo com cada necessidade.
Ao longo do artigo, notamos a importância dos protocolos de comunicação, que se aliam à indústria para viabilizar o correto funcionamento da produção, além do papel de supervisionar e gerenciar processos.
Por isso, para desenvolver sistemas de automação com alta performance e troca de dados ágil, é preciso avaliar cada tipo de tecnologia para escolher a que melhor atende à sua necessidade.
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