Redes e Segurança para Indústria 4.0
Nos últimos anos tivemos diversos avanços tecnológicos, não só nos segmentos de tecnologia da informação em si, mas em todos os aspectos da cadeia produtiva. Neste artigo a seguir veremos a respeito da Indústria 4.0 e quais seriam as soluções de redes de computadores e segurança eletrônica que se integram nesta revolução industrial.
O que é Indústria 4.0
No decorrer da história, tivemos diversas revoluções industriais que, de maneira excepcionalmente inovadora (mas sofrendo com os limites de seu tempo), revolucionaram e foram o que estimulou a oferta e compra de produtos e serviços. A primeira revolução industrial mobilizou a mecanização da produção usando água e energia a vapor. A segunda revolução industrial introduziu a produção em massa com a ajuda da energia elétrica. Em seguida veio a revolução digital e o uso de aparelhos e dispositivos eletrônicos, bem como a tecnologia da informação para automatizar ainda mais a produção.
A quarta revolução Industrial, traz consigo grandes inovações dos ciclos produtivos. Conheça alguns deles:
Interoperabilidade: a habilidade dos sistemas ciber-físicos (suporte de peças, estações de montagem e produtos), dos humanos e das fábricas inteligentes de se conectarem e se comunicarem entre si através da Internet e da Computação em Nuvem.
Capacidade em Tempo – Real: a capacidade de coletar e analisar dados e entregar conhecimento derivado dessas análises imediatamente.
Virtualização: uma cópia virtual das Fábricas Inteligentes é criada por sensores de dados interconectados que monitoram processos físicos com modelos de plantas virtuais e modelos de simulação.
Orientação a Serviço: oferecimento dos serviços (dos sistemas ciber-físicos, humanos ou das Indústrias Inteligentes) através da Computação em Nuvem.
Modularidade: adaptação flexível das Fábricas Inteligentes para requisitos mutáveis através da reposição ou expansão de módulos individuais.
Descentralização: a habilidade dos sistemas ciber-físicos das Fábricas Inteligentes de tomarem decisões sem intervenção humana.
Redes Industriais para Indústria 4.0
De acordo com Aldo César da Transformação Digital, as redes industriais são uma forma de automação de indústria, que consistem em protocolos de comunicação usados para supervisionar e gerenciar processos.
Isso se dá por meio de uma veloz e precisa troca de informações entre sensores, computadores, máquinas, atuadores, entre outros equipamentos geralmente conectados por infraestruturas ópticas. O diferencial da tecnologia consiste no fato de que o procedimento será feito de forma automática, dedicada ao contexto e ao ambiente industrial.
Conforme a indústria cresce, os processos tornam-se mais complexos e variáveis, necessitando um elevado grau de controle e regulação. O desenvolvimento industrial está intrinsecamente atrelado ao mecanismo de conexão entre dados. Caso ele não seja eficiente, a produção ficará estagnada.
As redes industriais são divididas em três grandes grupos: sensorbus, devicebus e fieldbus. Para implementá-los com perfeição na companhia, é preciso entender seu funcionamento e como eles interligam-se.
Confira uma breve explicação de cada um deles:
Sensorbus
Como o próprio nome indica, a sua principal é função é conectar as redes de sensores digitais e atuadores. O protocolo transmite dados de pequeno tamanho à rede, exigindo um processamento mínimo por parte do sensor.
Eles não buscam cobrir longas distâncias: a preocupação aqui é manter os custos de conexão os mais baixos possíveis. Por isso, os equipamentos necessários são mais simples.
Na prática, o sensorbus leva a informação dos sensores conectados aos cartões de entradas e saídas até o Controlador Lógico Programável (CLP), que é um computador industrial projetado para comandar e monitorar processos industriais. As redes mais utilizadas no ambiente industrial são as chamadas “rede Asi” e “rede Interbus”.
A função desse protocolo é intermediar a transferência de dados entre o Sensorbus e o Fieldbus. Seu objetivo é fazer com que os sinais analógicos – como transmissores – e os digitais levem dados do chão de fábrica ao CLP.
Seu controle de malhas é sobre variáveis de processo, como pressão, nível, vazão temperatura, etc. É capaz de cobrir distâncias de centenas de metros e faz rápidas transferências de dados. Para indústrias, são recomendáveis as Modbus, Profibus DP e Devicenet.
O Fieldbus é uma tecnologia de comando, que determina a performance da comunicação. Sua finalidade é fazer com que os sinais dos transmissores, analisadores e posicionadores alcancem o CLP, para que ele possa realizar a lógica de malhas dos processos citados no tópico anterior.
Esse sistema de comunicação permite a interligação em rede de múltiplos instrumentos, realizando funções de controle e monitoração de processos e estações de operação – IHM.
A tecnologia apresenta um baixo custo de implantação, pois requer pouca mão de obra e poucos materiais de montagens. Normalmente, as redes Foundation Fieldus e Profibus PA são as mais utilizadas nas indústrias de processos contínuos, como as de petroquímica e mineração.
CFTV para indústria 4.0
O CFTV como toda tecnologia eletrônica, evoluiu ao longo do tempo, bem como a utilização como apoio operacional no controle de plantas.
Quanto às tecnologias, temos no início dos CFTV os sistemas analógicos, conectados diretamente em terminais de TV, com a evolução da eletrônica tivemos a tecnologia digital abrindo todos os recursos que a digitalização oferece, mas ainda em sistemas dedicados, com a convergência da eletrônica com a informática, temos hoje o que chamamos de sistemas digitais IP (Protocolo de Internet), onde o sistema está baseado numa infraestrutura de TI, logo temos os benefícios de uso de softwares e computadores, cabeamento estruturado, WiFi, entre outros.
Quanto a utilização, os processos industriais no início, necessitavam do operador no local, ao lado dos caldeirados e máquinas, operando diretamente os dispositivos, pois praticamente não havia automação.
Com a evolução dos sistemas de controle, temos a figura do operador supervisionando os dispositivos, ainda que no local dos equipamentos, muitas vezes estando sob o risco operacional e com muita operação local.
Ao longo de toda evolução hoje temos os operadores nos centros de controle, locais centralizados, onde se opera todo um processo industrial. Para que isso seja permitido a automação evoluiu com as redes industriais e o CFTV teve seu papel de importância, apoiando a operação com a visualização, agora via câmeras na sala de controle, tornando a operação mais segura, confortável e de menor custo.
O uso do CFTV na automação, traz diversos benefícios no controle operacional e relacionamos abaixo alguns itens importantes:
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