A evolução dos communication protocols para atuarem no padrão Ethernet é uma realidade na indústria. Com o avançar da infraestrutura de rede, o protocolo PROFINET IO apresenta-se como uma excelente opção de comunicação industrial. Evolução natural da rede PROFIBUS-DP, com mais características, o protocolo atende variadas aplicações industriais em uma tecnologia única, possibilitando a comunicação em alta velocidade com grande quantidade de dados e usando o mesmo padrão elétrico adotado pelas redes Ethernet tradicionais.
Com o PROFINET, a Tecnologia da Informação (TI) e Tecnologia de Automação (TA) nunca estiveram tão próximas, passando a falar a mesma linguagem em termos de suporte e engenharia. Com esta evolução e convergência, o protocolo PROFINET conquista maior espaço nas soluções de automação industrial, sendo a tendência para os próximos anos, uma vez que se trata de um protocolo que funciona baseado no padrão Ethernet.
A rede de comunicação HARTb
Comumente utilizado para comunicação entre dispositivo de campo inteligentes e sistemas de controle, o padrão HART fornece dois canais de comunicação simultâneos: um sinal analógico de 4-20mA e outro digital. O sinal analógico transmite a variável medida (no caso de um instrumento de campo) utilizando uma malha de 4-20mA, enquanto o sinal digital é utilizado para levar informações adicionais do dispositivo, como padrões de configuração, calibragem, parametrização, TAGs descritivas, entre outros.
O HART pode ser utilizado em aplicações dos mais variados segmentos da indústria, até em ambientes perigosos. O protocolo opera segundo o padrão Mestre-Escravo, onde o Escravo somente transmitirá uma mensagem se houver uma requisição do Mestre, ou seja, o instrumento de campo (Escravo) só irá enviar informações quando receber uma requisição do sistema de controle (Mestre).
O conceito de aplicação PROFINET
O PROFINET foi desenvolvido para garantir uma integração simples do PROFIBUS. Em muitas soluções, ambos os protocolos possibilitam o trabalho de tais tecnologias, como por exemplo, o HART. É possível conectar estações de gerenciamento de ativos a redes PROFIBUS e PROFINET, permitindo a configuração central dos dispositivos de campo, calibração e diagnósticos, via ferramentas de configuração, como FieldCare, FieldMate, PACTware ou AMS Suite. Esta característica permite a conexão de um cliente hospedado em uma estação de rede PROFIBUS-DP ou PROFINET IO, que usam o perfil de rede HART on PROFIBUS ou HART on PROFINET e suportam as tecnologias FDT/DTM e EDDL.
Sendo a rede de campo responsável pelo controle do processo de uma planta industrial, é possível acessar as informações dos ativos sem interferir no determinismo das redes. Sua operação é como mestre classe II na rede PROFIBUS-DP, e como um I/O Controller na rede PROFINET. A engenharia do PROFINET é muito semelhante à do PROFIBUS, conforme os exemplos de arquitetura que serão apresentados.
Recursos de comunicação e conectividade dos CLPs Altus
NX5001 – o módulo é uma avançada interface Master PROFIBUS-DP desenvolvida para ser utilizada juntamente com as CPUs da Série Nexto. O módulo também possui suporte à redundância, para aplicações onde alta disponibilidade é esperada.
NX5104 – o equipamento é um dispositivo do tipo cabeça remota (Device) para redes PROFINET, possibilitando ao usuário utilizar módulos de E/S da Série Nexto.
NX5110 and NX5210 – os módulos são dispositivos do tipo cabeça remota (Device) simples e redundante, respectivamente, para redes PROFIBUS-DP que possibilitam ao usuário utilizar todos os módulos de E/S da Série Nexto.
NX6014 – o módulo de 8 entradas analógicas de corrente com HART configuráveis individualmente. Além de possibilitar a leitura de sinais de instrumentos de campo (pressão, temperatura, etc.) através do sinal 0-20 mA convencional, estas entradas permitem também realizar comunicação HART com os instrumentos através da porta Ethernet da CPU utilizando uma ferramenta de gerenciamento de ativos com suporte à tecnologia DTM.
PO5064 and PO5065 – dispositivos do tipo cabeça remota (Device) simples e redundante, respectivamente, são utilizados em redes PROFIBUS-DP e possibilitando ao usuário utilizar todos os módulos de E/S da Ponto Series.
PO1114 – o módulo oferece 8 entradas analógicas de corrente que, além de possibilitar a leitura de sinais de instrumentos de campo (pressão, temperatura, etc.) através do sinal 0-20 mA convencional, permitem realizar comunicação HART com os instrumentos através da rede PROFIBUS-DP da cabeça de campo PO5064/5, utilizando uma ferramenta de gerenciamento de ativos com suporte à tecnologia DTM.
PO2134 – equipamento com 4 saídas analógicas de corrente. Além de possibilitar a escrita de sinais de instrumentos de campo (pressão, temperatura, etc.) através do sinal 0-20 mA convencional, estas saídas permitem realizar comunicação HART com os instrumentos através da rede PROFIBUS-DP da cabeça de campo PO5064/5, utilizando uma ferramenta de gerenciamento de ativos com suporte à tecnologia DTM.
MasterTool IEC XE (MT8500) –ferramenta completa para programação, depuração, configuração and simulação das aplicações do usuário. O software é baseado no conceito de ferramenta integrada, provendo flexibilidade e facilidade de uso, permitindo aos usuários a programação em cinco linguagens definidas pela norma IEC 61131-3. O MasterTool IEC XE permite o uso de diferentes linguagens na mesma aplicação, fornecendo ao usuário uma poderosa maneira de organizar a sua aplicação, além de reutilizar código desenvolvido em aplicações anteriores.
O Software também é utilizado como Supervisor PROFINET, que é semelhante ao Controller, mas não têm acesso aos dados em tempo real de nenhum dispositivo. Os supervisores não fazem parte da operação diária de uma rede PROFINET. Em vez disso, os usuários finais podem usar um o Supervisor para realizar ações, como ler informações de diagnóstico de um dispositivo, atribuir endereços IP ou nomes de estações DCP ou solucionar problemas de uma conexão de rede problemática.
Como utilizar os CLPs da Série Nexto em diferentes arquiteturas PROFINET e PROFIBUS
A arquitetura apresentada a seguir mostra um sistema de rede PROFIBUS-DP simples, utilizando um módulo Scanner DPV1 para o gerenciamento dos ativos. O barramento remoto possui uma cabeça simples, a qual envia as informações para os módulos analógicos HART que, por sua vez, fazem o tratamento dessas informações e estabelecem efetivamente a comunicação com os dispositivos HART conectados aos módulos da remota PROFIBUS
A arquitetura apresentada a seguir mostra um sistema de rede PROFINET IO MRP com o gerenciamento de ativos conectado diretamente ao IO Controller, realizando o gerenciamento dos ativos. O barramento remoto possui uma cabeça PROFINET em topologia anel através do protocolo MRP, a qual envia as informações para os módulos analógicos HART, que por sua vez fazem o tratamento dessas informações e estabelecem efetivamente a comunicação com os dispositivos HART conectados aos módulos da remota PROFINET. Se ocorrer uma interrupção na rede, isso será detectado por meio da falha dos quadros de teste. Contabilizando as tentativas e o intervalo padrão de 20 ms, isso normalmente leva cerca de 60 ms.
Além disso, os clientes de redundância de mídia comunicarão mensagens de falha, caso detectada em sua porta de encaminhamento. Assim que uma falha for detectada, instruções de reconfiguração de topologia serão enviadas, mantendo a comunicação estável do Controller com os Devices, caso haja ao menos um ponto de conexão entre eles.
Rede PROFINET em topologia anel (MRP)
About the author
Leonardo Carvalho Antônio dos Santos iniciou a trajetória na Altus em 2018 como vendedor interno na equipe Comercial da Filial São Paulo. Em 2019, migrou para área de Suporte Técnico, na equipe de Pré Venda, com foco em treinamentos e atendimentos a campo. Em 2022, Leonardo passou para o cargo de consultor de vendas, responsável em atender a região leste e norte do estado de São Paulo.
