No cenário global atual, a indústria vive uma transformação profunda e acelerada. O conceito de Indústria 4.0, que antes figurava como uma visão futurista em apresentações corporativas, se tornou uma exigência imediata no ambiente industrial, redefinindo práticas, tecnologias e modelos operacionais no chão de fábrica.
Entretanto, essa transformação digital traz um desafio técnico que persiste há décadas: garantir a interoperabilidade e a padronização na comunicação entre sistemas. E é justamente nesse cenário que o protocolo EtherNet/IP se destaca como uma das soluções mais relevantes, unindo a confiabilidade determinística exigida em aplicações críticas com a flexibilidade da comunicação baseada no padrão Ethernet, dois elementos indispensáveis para viabilizar a implementação da Internet Industrial das Coisas (IIoT).
A Altus, reconhecida por sua excelência e inovação no mercado de automação, atende a essa demanda crítica com uma atualização estratégica em sua linha de controladores compactos: a inclusão do protocolo Ethernet/IP no modo E/S Remoto da família Nexto XP. Este modo permite utilizar o controlador como um dispositivo de E/S remoto não programável, redefinindo o projeto das arquiteturas modernas ao permitir a descentralização dos sistemas e reduzir os custos de infraestrutura.
Este artigo aprofunda essa nova funcionalidade, apresentando os fundamentos do protocolo EtherNet/IP, sua implementação prática e os benefícios na arquitetura de automação industrial. Discutiremos como os recursos de hardware e software dos controladores Nexto XP potencializam o uso do protocolo, criando soluções mais robustas com o uso do CLP como uma remota inteligente para simplificar topologias complexas e otimizar integrações.
Entendendo o protocolo EtherNet/IP
Para compreender a dimensão do impacto da implementação do EtherNet/IP na Nexto XP series, é essencial primeiro esclarecer o próprio protocolo.
O EtherNet/IP corresponde a uma das formas de implementação do Common Industrial Protocol (CIP). Esse protocolo é baseado em padrões abertos que servem como referência obrigatória para sistemas de automação. A responsável pelo desenvolvimento do CIP é a ODVA, que administra quatro tecnologias industriais: EtherNet/IP, DeviceNet, ControlNet e CompoNet.
De forma prática, o Ethernet/IP utiliza a mesma infraestrutura física da rede Ethernet presente em ambientes residenciais e corporativos, o que facilita sua adoção sem necessidade de cabeamento adicional. O termo “IP” refere-se a Industrial Protocol, destacando que se trata de um protocolo voltado à indústria e não do protocolo tradicional TCP/IP usado no tráfego de dados na internet.
Isso significa que os mesmos cabos, roteadores e, sobretudo, o mesmo conhecimento de redes utilizados em ambientes corporativos podem ser aplicados no chão de fábrica, mas, naturalmente, considerando-se as exigências adicionais de robustez industrial.
Learn more: Nexto XP: your gateway to operate in the IoT universe
Entendendo o protocolo CIP
O CIP (Common Industrial Protocol) é um protocolo de camada de aplicação orientado a objetos, que define não apenas como os dados trafegam, mas como os dispositivos se representam, se comportam e interagem na rede.
Ele funciona como uma camada unificadora, independente do meio físico. O mesmo objeto CIP que define um perfil de acionamento de motor em uma rede DeviceNet é utilizado no EtherNet/IP. Isso garante consistência operacional: quando o Nexto XP se comunica via EtherNet/IP, ele não envia pacotes de bytes brutos; ele troca objetos de dados estruturados (Classes, Instâncias e Atributos). Isso permite funcionalidades como:
- – Controle em tempo real: a garantia de entrega de dados críticos para controle de movimento e segurança das máquinas.
- – Configuração de dispositivos: a capacidade de parametrizar remotamente sensores, inversores e controladores através da rede.
- – Coleta de informações: o acesso a diagnósticos detalhados, logs de falhas e status de operação, essenciais para a manutenção preditiva.
A implementação do CIP no Nexto XP significa que o controlador adota uma estrutura de dados padronizada, facilitando sua integração com dispositivos de centenas de outros fabricantes que seguem a mesma norma.
O modo Produtor/Consumidor: eficiência de largura de banda
Uma das contribuições mais relevantes do EtherNet/IP para a arquitetura Nexto XP é a adoção do modelo de comunicação Produtor/Consumidor (Producer/Consumer).
Em redes de fieldbus convencionais, estruturadas nos paradigmas Mestre/Escravo (como no Modbus RTU) ou Cliente/Servidor (caso do Modbus TCP), o tráfego tende a ser menos eficiente quando há um grande volume de informações. Isso ocorre porque o mestre precisa realizar requisições individuais a cada dispositivo escravo. Nesse cenário, se mais de um controlador necessitar simultaneamente dos dados gerados por um sensor crítico, esse dispositivo terá de responder repetidas vezes, criando maior carga na rede e elevando a latência do sistema.
Já no modelo Produtor/Consumidor suportado pelo EtherNet/IP é possível:
- – O dispositivo “Produtor” (neste caso, o Nexto XP configurado como Adapter lendo suas entradas) publica a informação na rede utilizando multicast.
- – Múltiplos “Consumidores” (outros CLPs, IHMs, sistemas de supervisão ou gateways de borda) recebem esta informação simultaneamente sem gerar tráfego adicional na origem.
Esse mecanismo otimiza o uso da largura de banda da rede e possibilita uma sincronização mais precisa entre processos distribuídos. No caso da Nexto XP series, concebida para aplicações que exigem alta velocidade, isso significa que os mesmos sinais de entrada podem ser utilizados, ao mesmo tempo, por um CLP responsável pelo controle central e por um sistema de monitoramento de desempenho, sem que haja impacto negativo no tempo de ciclo do controle.
Saiba mais sobre a família XP nesse case de sucesso: Otimização de pedágios para mais eficiência operacional com tecnologia Nexto XP
TCP vs. UDP
A robustez e flexibilidade do EtherNet/IP, agora acessíveis através dos controladores XP, residem na sua capacidade de gerenciar dois tipos distintos de tráfego de rede simultaneamente, utilizando as portas padrão da pilha IP:
- – Mensagens implícitas (I/O Messaging – UDP/IP): são as mensagens de dados de controle em tempo real. Imagine o estado de uma entrada digital crítica ou o comando de velocidade para um servo motor. Esses dados são chamados de “implícitos” porque o significado do dado (o que cada bit representa) é pré-definido durante a configuração da conexão e não precisa ser retransmitido em cada pacote. O foco aqui é velocidade, baixa latência e suporte a aplicações de tempo real. Os CLPs Nexto XP utilizam o protocolo UDP (User Datagram Protocol) para essas mensagens. O UDP é um protocolo que não exige confirmação de recebimento para cada pacote, o que o torna muito mais rápido para dados cíclicos que são atualizados constantemente (por exemplo, a cada 10 milissegundos).
- – Mensagens explícitas (Explicit Messaging – TCP/IP): são utilizadas para configuração, diagnóstico, upload/download de programas e troca de dados não críticos. Quando é necessário alterar um parâmetro de configuração de um módulo analógico, por exemplo, utiliza-se uma mensagem explícita utilizando o TCP (Transmission Control Protocol). O TCP é orientado a conexão e garante a entrega correta da informação, retransmitindo pacotes se houver perda na rede.
Scanner e Adapter: definindo os papéis na arquitetura
Na topologia de uma rede EtherNet/IP, os dispositivos assumem papéis hierárquicos claros:
- – Scanner (Cliente/Mestre/Originator): é o dispositivo “iniciador” da comunicação. Ele detém a configuração das conexões, define os intervalos de troca de dados (RPI – Requested Packet Interval) e gerencia a rede. Geralmente, é o CLP principal que controla o processo lógico da máquina. O XP340 model, por exemplo, possui a capacidade de atuar como um scanner robusto, controlando diversos dispositivos de campo como inversores, remotas de E/S e sensores inteligentes.
- – Adapter (Servidor/Escravo/Target): é o dispositivo que “responde” às requisições do scanner. Ele disponibiliza seus dados de entrada e aceita dados de saída. Sensores, válvulas e inversores de frequência são tipicamente adapters.
Essa versatilidade abre espaço para arquiteturas modulares: um Nexto XP pode atuar como scanner, ou operar como um Adapter fornecer informações a um sistema supervisório ou asendo controlador por um outro CLP hierarquicamente superior. Vale destacar, contudo, que o objetivo central do recurso de “Modo Remoto” é viabilizar a atuação do CLP como dispositivo de E/S remoto independente, capaz de operar sem a necessidade de programação através da ferramenta MasterTool.
O Nexto XP no modo adapter: por que usar um CLP como remota?
Tradicionalmente, a ampliação de pontos de E/S em máquinas e processos tem sido feita por meio de acopladores de barramento passivos, cuja função se limita à digitalização e repasse dos sinais. Contudo, com o avanço da Indústria 4.0 e o aumento das exigências de disponibilidade e confiabilidade, essa abordagem já não é suficiente.
Ao empregar um Nexto XP como remota EtherNet/IP, surgem benefícios significativos em relação às remotas convencionais, entre eles:
- – Inteligência distribuída (Edge Processing): nesse modo, o XP atua exclusivamente como Adapter, limitando-se à leitura de entradas e escrita de saídas. Em caso de perda de comunicação com o Scanner (CLP central), o controlador entra em STOP, comportando-se de forma equivalente a uma remota de E/S tradicional. O Edge Processing passa a ser válido somente quando o XP está executando um projeto de aplicação próprio e, dentro desse projeto, é instanciado um EtherNet/IP Adapter na NET. Nesse cenário, a CPU do XP permanece ativa, permitindo a execução de lógicas locais, como intertravamentos rápidos, tratamento de sinais, contagens de alta velocidade ou estratégias de segurança definidas em projeto. Assim, mesmo diante da perda de comunicação com o Scanner, o XP pode manter comportamentos autônomos definidos em projeto.
- – Redução de cabeamento: ao posicionar o XP próximo aos sensores e atuadores e conectá-lo via um único cabo Ethernet ao painel principal, economiza-se cabos de cobre, e minimiza-se a mão de obra de instalação e o risco de erros de fiação.
- – Diagnóstico rico: o XP fornece diagnósticos detalhados via variáveis de sistema e LEDs físicos. No modo Adapter, essas informações de diagnóstico (curto-circuito em saídas, falha de sensor) são mapeadas em bytes de status enviados via EtherNet/IP para o sistema central, facilitando a manutenção preditiva e a rápida localização de falhas.
- – Flexibilidade e custo-benefício: em muitas aplicações, o custo de um XP (que já integra CPU, fonte de alimentação e E/S em um único equipamento) é muito competitivo em relação à soma de uma cabeça de rede modular + fonte + cartões de E/S, especialmente para contagens de pontos baixas a médias.
- – Cibersegurança e firewall integrado: na atual era de hiper conectividade, integrar CLPs diretamente à rede Ethernet também os expõe a um conjunto de ameaças cibernéticas. Como o EtherNet/IP opera sobre a pilha TCP/IP, ele está sujeito aos mesmos riscos de qualquer dispositivo conectado, caso não existam mecanismos adequados de proteção. Os controladores Nexto XP se destacam nesse ponto ao incorporar um firewall nativo, configurado por meio de sua interface web. Esse recurso permite implementar regras de filtragem do tipo white-listing, definindo exatamente quais dispositivos podem trocar dados via EtherNet/IP. Uma prática recomendada é autorizar apenas o Scanner a acessar as portas TCP 44818 (tráfego explícito) e UDP 2222 (tráfego implícito). Dessa forma, qualquer tentativa de acesso ou varredura feita por endereços IP não reconhecidos é automaticamente bloqueada, garantindo que somente o controlador legítimo tenha capacidade de atuar sobre as saídas da máquina.
Múltiplos protocolos no mesmo ambiente
A interface Ethernet do Nexto XP é verdadeiramente multiprotocolo. O hardware robusto permite que o dispositivo execute o protocolo EtherNet/IP (para controle em tempo real) simultaneamente com outros protocolos na mesma porta física RJ45. Isso habilita arquiteturas de dados paralelas, como:
- – EtherNet/IP + OPC UA: enquanto o EtherNet/IP troca dados rápidos de controle (milissegundos) com o CLP central, o servidor OPC UA integrado no XP pode fornecer dados contextualizados, históricos e seguros diretamente para um sistema MES, SCADA ou ERP na nuvem.
- – EtherNet/IP + MQTT: para aplicações de telemetria e IIoT, o XP pode atuar como uma remota de controle e, ao mesmo tempo, publicar dados selecionados via protocolo MQTT para um broker na nuvem (AWS, Azure, etc.). O XP age, portanto, como um gateway IIoT inteligente para os sensores conectados a ele.
Essa capacidade “poliglota” faz com que os controladores XP funcionem como um elo de integração entre o ambiente operacional do chão de fábrica (OT) e as redes e sistemas altamente conectados (IT).
O que evidenciamos ao longo deste artigo é que a incorporação do suporte ao modo de E/S Remota via EtherNet/IP na família Nexto XP representa um verdadeiro marco de maturidade tecnológica e de alinhamento estratégico da Altus às demandas globais da automação industrial. Ao adotar um dos protocolos industriais mais consolidados e amplamente difundidos no mercado, a Altus elimina barreiras de comunicação que tradicionalmente limitavam a aplicação de controladores compactos em arquiteturas industriais de maior escala, ampliando significativamente seu potencial de uso, integração e competitividade.
A possibilidade de funcionar como Adapter (remota) torna mais acessível o uso de E/S inteligentes, permitindo que engenheiros e integradores projetem arquiteturas distribuídas e com alta confiabilidade onde o processamento ocorre na borda (edge computing) e a comunicação flui sem complicações.
Quando combinamos essa conectividade universal com as funcionalidades nativas de segurança cibernética e os protocolos de IoT (MQTT, OPC UA), os controladores Nexto XP se posicionam como ferramentas essenciais, conectando o chão de fábrica ao futuro da produção inteligente, garantindo que a indústria tenha a infraestrutura necessária para prosperar na era da informação e da hiperconectividade.
A automação que se projeta para o futuro precisa ser inteligente, interoperável e cibersegura. Com a chegada desses recursos à linha Nexto XP, essa realidade se torna mais próxima, acessível e eficiente para o cenário industrial brasileiro.
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