Redes para fábricas inteligentes

“Conectividade é a palavra-chave quando se fala em transformação digital.”

Sistemas de automação avançada de linhas de fabricação robotizadas, redes industriais, AGVs, máquinas inteligentes e logística integrada estão ajudando cada vez mais a criar fábricas inteligentes. Essas instalações responsivas e orientadas por dados podem aumentar muito a vantagem competitiva de uma empresa. No entanto, para realizar essa visão, é necessária uma maneira eficaz de transportar os dados e os sinais de controle para criar uma fábrica autônoma, interconectada, responsiva e flexível.

Assim, os verdadeiros protagonistas são as redes industriais. Vamos dar uma olhada em como a rede industrial certa pode alavancar o caminho para uma fábrica inteligente.

Conectividade: comunicações críticas para a transformação digital

Conectividade é a palavra-chave quando se fala em transformação digital. Na verdade, a comunicação é a espinha dorsal de todos os componentes industriais usados ​​para realizar a Internet Industrial das Coisas (IIoT), pois reúne diferentes entidades no chão de fábrica, por exemplo, dispositivos de hardware, ferramentas de software e pessoas, bem como empresas superiores. sistemas de nível. A conectividade permite que eles coletem, comuniquem e analisem dados. Ao fazer isso, as máquinas industriais e toda a empresa tornam-se sistemas inteligentes, capazes de melhorar o desempenho, a produtividade e a flexibilidade da planta.

Dentro dessa estrutura, uma tecnologia de rede adequada pode contribuir muito para aumentar as capacidades de uma fábrica, pois permite a comunicação direta entre os sistemas de manufatura e gestão, resultando na capacidade de controlar e tomar decisões adaptativas com base em informações em tempo real. Este é um pré-requisito essencial para alcançar a fabricação sob demanda para uma variedade de produtos cada vez mais personalizáveis ​​pelo usuário.

As bases de uma rede para o futuro

Como um grande volume de dispositivos deve ser perfeitamente interconectado na fábrica do futuro, é essencial manter os custos baixos e garantir uma boa conectividade. Atualmente, a camada física mais atraente disponível é a Ethernet. Comparada ao Fieldbus tradicional, esta tecnologia de rede é econômica e mais rápida. Portanto, a Ethernet industrial oferece uma melhor relação preço/desempenho. Além disso, a Ethernet industrial oferece a possibilidade de criar diferentes topologias de plantas e geralmente é mais fácil de configurar e dimensionar, que são considerações cruciais ao definir a estratégia de automação de uma empresa.

Nem todo tipo de Ethernet industrial é suficiente. Para estabelecer uma linha de fabricação habilitada para IIoT, grandes quantidades de dados de vários dispositivos precisam ser coletados e transferidos em tempo real. Portanto, ter capacidade de largura de banda de rede suficiente é fundamental para a operação bem-sucedida desses sistemas. Mais precisamente, as redes full-gigabit estão se tornando o padrão para automação industrial.

Além disso, a solução de rede deve ser capaz de atender a diferentes padrões, pois as fábricas tendem a adotar dispositivos de campo e máquinas de diferentes fabricantes para satisfazer suas necessidades de produção. Como resultado, as redes abertas são fundamentais, pois fornecem a única solução para acomodar produtos de vários fornecedores.

Para abordar este aspecto, é melhor usar uma especificação de rede com maior abertura, interconectividade e compatibilidade com outras soluções. Por exemplo, um que permite que CC-Link IE e PROFINET se comuniquem entre si e que dispositivos individuais sejam conectados a qualquer uma das redes. Além disso, pode ser benéfico usar uma especificação complementar para tecnologia de máquina e OPC UA que possa habilitar outras opções de comunicação.

Rede sensível ao tempo

Hoje, é seguro supor que, em muitos casos, a rede do futuro será uma solução baseada em Ethernet de 1 Gbps alinhada com os mais recentes avanços em tecnologia, como Time-Sensitive Networking (TSN). Além de oferecer comunicações determinísticas em tempo real, uma estrutura de protocolo aberto permite o desenvolvimento futuro colaborativo e, portanto, à prova de futuro.

Atualmente, existe apenas uma rede industrial que combina desempenho gigabit Ethernet com funcionalidades TSN para atender a todos esses requisitos.

Comunicação perfeita em todos os níveis de automação

Uma arquitetura aberta é essencial para que as redes aceitem dispositivos de vários fabricantes. No entanto, isso não é suficiente para a rede do futuro, que deve maximizar sua compatibilidade em diferentes frentes.

Nem todas as instalações são novas e a compatibilidade com sistemas e dispositivos legados geralmente é necessária em aplicativos do ‘mundo real’. Além disso, sempre há um período de transição ao atualizar uma planta e maquinário existente, que pode incluir apenas conexões de 100 Mbit. No entanto, há apenas uma especificação de rede que suporta esses dispositivos de 100 Mbit além de equipamentos de 1 Gbps e é facilmente implementada em dispositivos ou controladores mestres apenas por software. É uma vantagem competitiva para uma empresa poder adicionar compatibilidade aos seus produtos existentes sem qualquer modificação de hardware. Esse recurso de compatibilidade amplia as opções práticas ao implementar atualizações ou novos equipamentos.

Em segundo lugar, o sistema ideal deve suportar a convergência de tecnologia da informação (TI) e tecnologia operacional (TO). É essencial garantir que os dados gerados no chão de fábrica sejam acessíveis em todos os sistemas de nível superior, desde os níveis de controle, supervisão e corporativo. Isso requer integração de rede vertical perfeita, que pode ser obtida usando um único protocolo que pode abranger todos os níveis da empresa.

Isso significa que, além de ter uma grande largura de banda, a rede de comunicações industriais precisa ser capaz de programar diferentes tipos de tráfego de dados de forma altamente eficaz. Em particular, os dados de controle de tempo crítico devem ser priorizados para apoiar o determinismo e a confiabilidade no chão de fábrica.

Esses requisitos são mais bem atendidos utilizando recursos de agendamento/priorização de tráfego altamente precisos. Como resultado, os dados de controle de tempo crítico podem ser compartilhados em tempo hábil e os congestionamentos podem ser minimizados, se não eliminados.

Além disso, é importante estabelecer comunicações confiáveis ​​entre os dispositivos de campo e o nível corporativo, integrando-se facilmente com camadas de rede, como sistemas de controle de supervisão e aquisição de dados (SCADA) ou sistemas de execução de fabricação (MES). Isso permite a capacidade de monitorar, gerenciar e relatar totalmente os processos de produção da planta.

Uma tecnologia de rede escalável e orientada para o futuro

Os principais princípios de design para fabricação digital são recursos de transferência de informações em tempo real, bem como transparência e disponibilidade de dados em toda a empresa para análises avançadas. Para implementar essas funcionalidades, é essencial selecionar a rede industrial certa, que possa acomodar diferentes tipos de tráfego gerados por uma ampla gama de dispositivos, garantindo a entrega oportuna de cada pacote de dados.

Ao fornecer recursos combinados de abertura, largura de banda gigabit e TSN em uma especificação de rede industrial, as empresas podem ter sucesso na criação de estratégias avançadas de fabricação digital que aumentam a produtividade e a competitividade.

Fonte: Smart industry

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