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Rede TSN na Automação Industrial

A evolução nas conexões de dados industriais tem revelado grandes esforços e investimentos dos departamentos de pesquisa e desenvolvimento tecnológico. Que vem buscando novos padrões, equipamentos e softwares, permitindo pavimentar o caminho das maiores novidades do século, a Indústria 4.0.

Com estas novidades, e pensando diretamente em rede. Temos a Ethernet determinística e as redes TSN (Time Sensitive Network) no ambiente atual de automação industrial, ambas relacionadas ao controle de dados e como a informação pode fluir através da rede.

Mas antes de entrarmos em detalhes sobre o que são estas tecnologias, vamos compreender um pouco como ocorreu a evolução dos sistemas de rede industrial, e porque a tendência de hoje parece ser tão inovadora e provoca tanto otimismo entre as pessoas, principalmente da área industrial.

 

O histórico das redes TSN

Em um passado não tão distante, a evolução desde a comunicação industrial por fieldbus pode nos ajudar a compreender para onde estamos caminhando com as Time Sensitive Networks.

Cabos de rede conectados em um switch.

Essa história tem início há décadas atrás (por volta dos anos 80), quando a rede física de fieldbus não era Ethernet. Alguns a conhecem como via serial, mas no nível de controle e da planta. Ela era dedicada às redes de comunicação I/O (entrada/saída) como DeviceNet e Profibus.

Em termos de interface controlador-controlador e controlador-IHM, as redes eram, na grande maioria, exclusivas de seus respectivos fabricantes.

A Ethernet só era usada para conectar os níveis mais elevados da pirâmide de automação, ou seja, sistemas MES, ERP e SCADA. Porque não possuía mais capacidade para comunicações críticas do sistema de controle.

Se pensarmos na pirâmide da automação, temos um modelo de hierarquia. Onde começamos no nível da planta industrial (nível 0) até o corporativo (nível 5). O nível corporativo precisa atravessar todos os outros níveis para acessar os dados dos sensores do robô que está no chão de fábrica.

Neste modelo, o sistema de manufatura tradicional funciona bem. Mas quando temos demandas para envio de dados em tempo real. Temos grandes limitações e atrasos de linha e as redes TSN vem exatamente para sanar esta necessidade.

 

Comunicação Industrial em TSN e sua proposta de inovação

Quando vamos pensar em comunicação industrial e as redes TSN. É importante pontuar que este tipo de rede sensível ao tempo é uma tecnologia chave, à qual se conectam vários sistemas de controle em tempo real.

Apesar dos requisitos dos sistemas de controle serem distintos em termos de escala. Ciclo de tempo e precisão, eles podem fazer uso da mesma interface de comunicação para transferência de dados de forma determinística.

Pessoa comandando robos com um tablet.

Muitos sensores e atuadores são utilizados dentro do sistema de controle, sendo eles conectados diretamente à rede Ethernet em tempo real ou conectados à uma espécie de hub (concentrador) também em tempo real, utilizando conexões seriais ponto a ponto. A performance da rede determinística TSN pode ser uma ótima opção, principalmente quando pensamos em nível de chão de fábrica (“field“ level).

 

TSN na automação e no futuro da indústria

A rede TSN é considerada por alguns como a última peça do quebra cabeça. Que vem para finalmente unir as redes de TI (tecnologia da informação) e TO (Tecnologia de operação). Isto deve-se ao fato de permitir uma rede mais alargada com mais banda. Com diferentes protocolos Ethernet compartilhando a mesma infraestrutura de rede.

É esperado facilitar a consolidação de sistema, bem como controladores de máquinas e equipamentos, em uma rede maior e mais rápida.

Ao invés de redes de controle diversas e desconexas, todas as redes serão interconectadas à empresa, cumprindo a promessa da IIOT (Industrial Internet of Things). As redes TSN irão conectar muito mais do que equipamentos e máquinas, permitindo acessos a controles em loop e dados, fornecendo diversas vantagens e aplicações.

Quanto ao uso na Indústria 4.0, as redes TSN permitem e facilitam a:

  • Digitalização das Coisas (IoT)
  • Convergência da Cadeia de Valor (IIoT)
  • Uso de Cloud Computing
  • Alta velocidade e Padronização

Principais benefícios no uso das Redes TSN:

  • Alta velocidade
  • Tempo real
  • Flexibilidade
  • Alta disponibilidade
  • Dado horizontal e vertical (único)
  • Segurança

O que podemos concluir depois de tanta informação? Podemos refletir sobre o futuro (muito) próximo.

 

Como pode ser o futuro?

A rede TSN tem caminhado para uma direção bastante promissora, promovendo um grande aparato de potencialidades, entre as quais os streamings (distribuições) de pacotes de dados. E isso através de uma rede industrial mais robusta com alta confiabilidade de latência.

Indústrias líderes de mercado têm adotado a tecnologia TSN e estão integrando-a ao sistema de engenharia existente e aos perfis de aplicação.

Um tablet sendo levantado sob nuvens, dando a ideia de tecnologia.

Controles de sistemas da alta hierarquia, além de aplicações externas à fábrica, podem também trabalhar com ferramentas de configuração com rede centralizada, que são independentes da aplicação.

Todo este cenário e as informações discutidas revelam uma forte tendência em direção à Indústria 4.0, o que revela de fato a sua influência legítima no mercado industrial. E hoje falando mais especificamente desta expressão nas redes, no caso, redes TSN, podemos perceber o viés em ter o chão de fábrica com grandes facilitadores para intercomunicação. Independente do fabricante ou qualquer empecilho para um ambiente o mais dinâmico e flexível o possível.

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