Em muitas máquinas e instalações industriais, os cabos de comunicação ficam sujeitos a movimentos repetitivos, esforços mecânicos e desgaste. Em algumas aplicações, seu uso pode ser difícil ou até inviável.
Uma alternativa é substituir parte do cabeamento por um link de rádio. Entretanto, uma rede industrial não pode ser tratada como uma transmissão wireless convencional. Protocolos de controle, como o PROFIBUS DP, exigem comunicação cíclica e tempos de resposta previsíveis.
A tecnologia Smart Radio foi desenvolvida para atender a essas exigências, utilizando pré-processamento e filtragem dos dados para proporcionar uma comunicação wireless mais estável e adequada às aplicações industriais.
A tecnologia Smart Radio é patenteada pela empresa alemã Schidknecht AG, fabricante dos rádios DATAEAGLE, e a Westcon é o distribuidor exclusivo para o Brasil.
O desafio da comunicação wireless industrial
Interferências, obstáculos, reflexões do sinal e outras condições ambientais podem afetar qualquer comunicação por rádio.
Em uma rede de controle, uma interrupção pode atrasar ou impedir a transmissão dos dados entre o CLP e os módulos de I/O. Se a comunicação não for restabelecida dentro do tempo esperado, os dispositivos PROFIBUS reconhecem uma falha de barramento. Dependendo da aplicação, isso pode provocar a parada da máquina ou do processo.
Por esse motivo, a substituição de um cabo por rádio exige:
- projeto adequado do link;
- escolha correta da tecnologia de rádio;
- instalação apropriada das antenas;
- análise das condições ambientais;
- compatibilidade entre o comportamento do rádio e os tempos da rede industrial.
Conexão via Cabo
Princípio de funcionamento
Comunicação PROFIBUS por cabo
Em uma rede PROFIBUS DP convencional, o Controlador troca dados ciclicamente com os dispositivos DP, como módulos de I/O, inversores e outros equipamentos.
Mesmo quando os valores do processo não mudam, os telegramas continuam sendo transmitidos a cada ciclo. Essa comunicação rápida e repetitiva é necessária para manter o controle e identificar possíveis falhas na rede.
Quando o cabo é substituído por um link de rádio, todo esse tráfego precisa trafegar pela conexão wireless.
A diferença entre o comportamento determinístico do PROFIBUS e as variações próprias da comunicação por rádio pode causar atrasos e sobrecarregar o link.
Link de Rádio
Princípio da Transmissão de Dados
Rádios convencionais
Um rádio convencional normalmente recebe os dados e os transmite sem analisar seu conteúdo. Assim, todos os telegramas atravessam o link, inclusive aqueles que apenas repetem informações enviadas anteriormente.
Além de ocupar desnecessariamente a comunicação wireless, esse comportamento torna a rede mais sensível a variações de latência e interferências transitórias.
Se o atraso ultrapassar o tempo tolerado pela rede PROFIBUS, o controlador poderá interpretar isso como uma falha de barramento e interromper a comunicação.
Redes Wireless com rádios convencionais
Rádios sem pré-processamento inteligente dos dados
Como funciona o Smart Radio
A tecnologia Smart Radio utilizada nos rádios DATAEAGLE desacopla a interface PROFIBUS da interface de rádio.
Os dados recebidos pela porta PROFIBUS são pré-processados antes da transmissão wireless. Pacotes redundantes, cujo conteúdo não foi alterado, não precisam ser transmitidos novamente pelo link de rádio. Com isso, reduz-se a largura de banda necessária e evita-se a sobrecarga da comunicação wireless.
Do outro lado do link, o rádio mantém a comunicação normal com os dispositivos DP.
Para o sistema de controle, a transmissão ocorre de forma transparente, sem a necessidade de alterar a configuração de controlador DP.
A baixa latência interna do sistema DATAEAGLE permite operar com velocidades de barramento de até 1,5 Mbps.
Redes Wireless com pré-processamento inteligente
Smart Radio
Filtro de tempo
Os rádios DATAEAGLE também possuem um filtro de tempo configurável no Rádio Controlador.
Se ocorrer uma interrupção mais curta que o tempo configurado, ela não será imediatamente interpretada pelos dispositivos DP como uma falha de barramento. Dessa forma, interferências transitórias podem ser tratadas sem provocar uma parada desnecessária.
Se a interrupção ultrapassar o tempo configurado, os dispositivos reconhecerão a falha de comunicação e reagirão conforme a lógica definida para a aplicação.
O filtro de tempo é configurado de fábrica em 2 segundos, mas deve ser ajustado de acordo com o tempo de resposta exigido pela aplicação. Um valor excessivamente longo pode retardar a reação dos dispositivos em caso de falha.
Smart Wireless
Benefícios e vantagens
PROFIsafe em aplicações críticas
A versão DE 3712A permite transmitir PROFIsafe pela rede PROFIBUS wireless.
O sistema DATAEAGLE funciona como meio de transmissão e não como dispositivo de segurança funcional. A detecção de falhas relacionadas à segurança funcional e a transição da máquina a um estado seguro continuam sendo responsabilidade dos dispositivosque compõe o sistema de intertravamento de segurança (Controlador Safety, dispositivos DP Safety e o protocolo PROFIsafe).
O tempo configurado no filtro também deve ser considerado na análise da função de segurança, pois um valor excessivamente longo pode retardar a identificação de uma interrupção da comunicação.
Principais benefícios
A tecnologia Smart Radio oferece vantagens importantes em aplicações industriais:
- substituição de cabos sujeitos a movimento e desgaste;
- comunicação PROFIBUS transparente por rádio;
- redução do tráfego wireless por meio do pré-processamento;
- supressão da transmissão de dados redundantes;
- maior tolerância a interferências transitórias;
- redução de falhas de barramento causadas por interrupções breves;
- suporte a velocidades de barramento PROFIBUS de até 1,5 Mbps;
- topologias point-to-point e multipoint;
- suporte a protocolo PROFIsafe (versão DE 3712A);
- instalação simplificada em redes existentes.
Com projeto, instalação e configuração adequados, o Smart Radio permite substituir trechos de cabo em aplicações móveis ou de difícil cabeamento, aumentando a flexibilidade e a disponibilidade da comunicação de dados.
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