Gateway pnGate PA: integração direta PROFINET x PROFIBUS PA

Autores:
Thomas Hilz
Program Marketing Manager
Softing Industrial Automation GmbH

Dirk Palme
Gateway Development Group Leader
Softing Industrial Automation GmbH

Tradução: Paolo Capecchi
Diretor da Westcon Instrumentação Industrial Ltda


Na era da Indústria 4.0 e da Internet das Coisas (IoT), a Ethernet também está em ascensão na indústria de processos. Gateways especiais facilitam a transição e criam as condições para um fluxo contínuo, rápido e seguro de informações nos níveis horizontal e vertical. Ao mesmo tempo, o desempenho está melhorando e as plantas e instalações industriais vêm ganhando mais flexibilidade.


A integração (horizontal e vertical) é um dos princípios fundamentais da Indústria 4.0. Para se obter isso são necessárias interfaces de comunicação padronizadas, capazes de proporcionar a interação dos mais diversos componentes e que assegurem um fluxo consistente de dados. Os requisitos de disponibilidade, confiabilidade, robustez, redundância e facilidade de operação são, obviamente, altos. Aplicações baseadas em PROFIBUS DP atendem a esses requisitos, mas, com restrições. Além disso, o número de dispositivos na rede é limitado, o que não ocorre com o PROFINET, o padrão Ethernet de facto no campo da automação.

Implementação gradual protege o investimento e proporciona segurança de planejamento

Para facilitar ao máximo a transição, a Softing Industrial Automation desenvolveu o pnGate PA, que permite a integração direta de segmentos PROFIBUS PA em sistemas de controle PROFINET. O gateway atua como uma interface entre o controlador e os dispositivos de campo, sendo capaz de atuar tanto como Device PROFINET quanto como Mestre PROFIBUS PA. Ele também suporta as principais ferramentas e aplicativos de mercado para configuração e parametrização de dispositivos e para monitoramento de status das redes (por exemplo PDM Siemens, sistemas de engenharia PROFINET e aplicativos DTM).

Para os usuários é importante que um upgrade de tecnologia possa ser realizado de forma gradual. Isso é particularmente relevante no caso de sistemas complexos de controle e automação em rede na indústria de processos, nos quais a confiabilidade operacional não pode ser afetada, apesar da profunda e delicada intervenção que está em curso.

A fim de obter experiência com a nova tecnologia PROFINET, um renomado fabricante de tintas e vernizes criou um projeto piloto, em uma de suas plantas, para migração das redes PROFIBUS DP para PROFINET utilizando o gateway pnGate PA.

Foco na flexibilidade e performance

O objetivo principal do projeto foi permitir maior flexibilidade no sistema de controle e reduzir o número de protocolos de comunicação proprietários.

Os gerentes de projeto também queriam obter velocidades de transmissão significativamente maiores além de simplificar as opções de parametrização. O gateway pnGate PA suporta importantes ferramentas de engenharia PROFINET, como o TIA Portal, o STEP 7 e o PC WORXS.

O pnGate PA também suporta a integração com os principais aplicativos para gerenciamento de ativos de planta disponíveis no mercado.

Graças a essa solução, ferramentas de engenharia bem conhecidas pelos operadores e técnicos da planta puderam continuar sendo usadas por estes, mesmo com a substituição dos controladores PROFIBUS DP por controladores PROFINET. Isso evitou que o staff técnico passasse por dificuldades operacionais e estresses causados pela chegada da nova tecnologia.

Não requer conhecimento especializado em TI

No projeto em questão, o cabeamento elétrico (baseado em Ethernet) já estava instalado – apenas os componentes seriais precisavam ser substituídos.

Todos os instrumentos de campo são ligados em rede através de um único cabo PROFIBUS que é usado para transferir todos os dados de processo e diagnóstico. O trabalho de engenharia é realizado por meio de ferramentas familiares, como ocorre com o PROFIBUS. Isso evita a necessidade de adquirir conhecimentos especializados, ajudando a reduzir ao mínimo a demanda por reciclagem de treinamento.

Por se tratar de uma planta onde são produzidas tintas, o cliente também apreciou a robustez e confiabilidade oferecidas pelo pnGate PA da Softing, mesmo quando operando em ambientes industriais agressivos, onde altos níveis de pó e umidade são normais. Alguns painéis de controle existentes estão localizados diretamente ao lado das máquinas de produção, enquanto outros estão localizados em salas de servidores separadas e protegidas.

O trabalho de migração da primeira planta foi concluído há cerca de dois anos e meio e envolveu o reaproveitamento das redes de campo existentes. Nesta primeira etapa, a equipe da Softing instalou duas redes PA, cada uma com seis dispositivos.

Desde então o número de dispositivos foi aumentado sucessivamente até chegar a 30 instrumentos PA em um mesmo gateway.

Os planos de expansão preveem um aumento substancial desse número de instrumentos. “A tecnologia PROFIBUS estabelece o limite máximo de 125 dispositivos de campo”, explica Palme. “Com a migração passa a ser possível a instalação de uma quantidade muito maior de instrumentos PA”.

Atualização de tecnologia como um pilar fundamental da transformação digital

A arquitetura do sistema resultante é agora unificada e o número de assinantes pode ser aumentado a qualquer momento, conforme se faça necessário.

Isso não apenas garante um fluxo consistente de dados, mas também melhora as velocidades de transferência. O trabalho de diagnóstico em termos de desempenho da planta e de componentes individuais também se torna mais confiável.

“Uma surpresa particularmente agradável para o cliente durante a migração foi o nível comparativamente baixo de esforço. Era uma questão de apenas remover os acopladores antigos, instalar o novo gateway e, em seguida, conectar os cabos. Foi realmente só isso.”

Graças à integração do segmento PROFIBUS PA e a mudança do PROFIBUS DP para PROFINET, o cliente agora também desfruta de maior confiabilidade operacional, o que, por sua vez, se traduz em efeitos positivos nos custos.

Além disso, o gateway pnGate PA é uma parte fundamental da transformação para projetar processos compatíveis com o conceito da Indústria 4.0.

Nesse novo contexto, a Softing oferece uma gama de soluções para coleta de dados e conectividade de redes: um gateway Modbus/TCP para PROFIBUS PA e um gateway Modbus/TCP para FOUNDATION Fieldbus H1, usado para integrar dispositivos FF em redes Modbus para controle de processos e gerenciamento de ativos da planta.

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