Conhecendo os meios físicos Ethernet e Serial | Tecnologia | Inovando & Automatizando | Altus
Como já explicamos aqui no Blog I&A, os protocolos de comunicação realizam o transporte de dados e informações entre dispositivos e são utilizados em diversas áreas tecnológicas. Eles estabelecem regras para o funcionamento adequado e correto das máquinas. Para que estes protocolos operem, eles precisam de um meio físico onde trafegar, um sistema para levar e trazer as informações de um local a outro.
Hoje, vamos falar sobre os dois meios físicos mais utilizados para comunicação entre sistemas e dispositivos na indústria: os padrões Serial e Ethernet.
Como funciona o padrão Serial
O modelo Serial conecta sensores, CLPs e supervisórios, além de outros dispositivos e recursos. Nele, as informações são enviadas e recebidas "bit a bit", ou seja, um bit de cada vez. O padrão atua de maneira assíncrona, transmitindo dados em uma linha, enquanto recebe-os em outra.
As comunicações do tipo Serial podem ser encontradas em três formatos: RS-232, RS-422 e RS-485.
RS-232 – Limitado a conexões ponto-a-ponto entre dispositivos, o RS-232 pode ser utilizado em redes curtas de até 15 metros de distância.
RS-422 – O padrão utiliza um sinal elétrico diferencial com duas linhas para cada sinal recebido ou transmitido. Isto resulta em uma imunidade maior a ruídos e a capacidade de ser empregado em redes com maiores distâncias.
RS-485 – Versão mais recente do modelo, o padrão RS-485 possui imunidade a ruídos, capacidade multiponto e permite criar redes de dispositivos conectados a uma única porta. É o mais usado em aplicações industriais e pode ser utilizado em conexões de até 1000 metros de distância.
No entanto, assim como muitas tecnologias que foram importantes no cenário industrial até a década de 1990, as características dos dispositivos tornaram-se limitadas com a evolução e o avanço tecnológicos.
Houve a necessidade de criar um meio de comunicação mais flexível, com maior alcance, que suprisse a necessidade da indústria de criar sistemas integrados com um fluxo de informações que fosse desde o chão-de-fábrica até os sistemas corporativos de forma fácil e sem problemas de integração. Surge, então, a rede Ethernet, que se consolida como o padrão de comunicação ideal para o segmento da automação.
A versatilidade da comunicação Ethernet
A pesar de originalmente não ter sido projetada para o uso na automação industrial, a Ethernet foi aprimorada para atender aos requisitos de comunicação da indústria. Criada por engenheiros da Xerox PARC em 1970, o padrão foi desenvolvido com o objetivo de propiciar uma interligação estável entre os computadores da empresa. A aplicação do novo modelo solucionou problemas de integração das arquiteturas Serial existentes.
O padrão utiliza somente duas das sete camadas do Modelo OSI: física e de enlace de dados. Enquanto no modelo Serial os dados são enviados e recebidos por cabos diferentes, no modelo Ethernet é possível que várias ações, com propósitos completamente diferentes, sejam aplicadas simultaneamente e coexistam no mesmo cabo, compartilhando dados entre si sem perdas de funcionalidade ou de desempenho. Sua velocidade, no início, era de 10 Mbps, mas, com a consolidação do modelo GigaBit Ethernet, a agilidade das redes aumentou exponencialmente.
No post O que é a Ethernet Industrial e qual sua importância para a Indústria 4.0? falamos sobre como este padrão de meio físico é utilizado na comunicação entre os mais variados sistemas e dispositivos inteligentes da indústria.
Vantagens e desvantagens dos padrões Serial e Ethernet
A utilização de um modelo ou outro varia muito de acordo com a infraestrutura disponível e com as demandas específicas das máquinas e processos que fazem parte do parque industrial. Para lhe demonstrar as diferenças entre os padrões, montamos um quadro de vantagens e desvantagens para que você possa escolher o meio físico que melhor se adequa às necessidades do seu negócio.
Vantagens do modelo Serial
Instalação simplificada – os equipamentos são interligados por três cabos de modo paralelo, um após o outro (topologia de rede Daisy-Chain).
São mais baratos em relação aos que utilizam a tecnologia Ethernet (apesar de haver uma tendência de inversão nos próximos anos). Também é importante para poder se conectar com sistemas antigos já existentes.
Fácil comissionamento e menor infraestrutura de rede necessária.
Desvantagens da tecnologia Serial
Não é possível utilizar dois ou mais protocolos de comunicação simultaneamente;
Baixa velocidade de transmissão de dados (já que é possível utilizar velocidades de até 115 Kbps, sempre atentando à distância máxima entre dispositivos para evitar problemas na rede)
Número limitado de dispositivos por rede;
Distância de rede limitada em aproximadamente 1000 metros, com a necessidade de utilização de repetidores, de acordo com o número de dispositivos.
Vantagens do modelo Ethernet
Velocidade de transmissão de dados de até 10 Gbps.
Número de dispositivos praticamente ilimitado.
Possibilidade de operação de múltiplos protocolos no mesmo meio físico.
Acesso a todas as configurações do equipamento remotamente.
Disponibilização de mais e melhores ferramentas para gerenciamento da rede.
Desvantagens da tecnologia Ethernet
Valor de investimento com periféricos como Switch, Hubs e etc.
Necessita de conhecimentos específicos sobre cada periférico.
Novos padrões de comunicação para ambientes IoT
Com o rápido avançar da Indústria 4.0, outros meios físicos têm sido aplicados na conexão entre dispositivos de máquinas e processos industriais. Atualmente, conexões do tipo WiFi, 3G/4G, GPRS, Bluetooth, entre outras, já fazem parte da realidade de muitas fábricas e linhas de produção, entregando inteligência, mobilidade e velocidade para comunicação de recursos IoT.
Entretanto, devido à sua confiabilidade, familiaridade do mercado e todas as demais vantagens citadas anteriormente, tanto o modelo Serial quanto o Ethernet devem permanecer como os padrões de comunicação mais utilizados na indústria por mais alguns anos.
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