wireless industrial

Wireless industrial já é uma realidade?

Com a utilização de redes baseadas em Ethernet na indústria e com a ascensão do conceito de “Internet das Coisas” (IoT) tanto para consumidores finais quanto para grandes indústrias , houve também um crescimento da procura por solução wireless industrial para redes industriais, mas a pergunta que não quer calar é: será que isso já é possível? Vamos descobrir.

O que são redes wireless?

Se formos traduzir, o termo wireless do inglês para o nosso português, obteríamos o significado “sem fio”, ou seja, um sistema wireless é um sistema que consegue estabelecer funcionamento sem a necessidade de fios, cabos e/ou condutores para tal. Este tipo de arquitetura começou a ser utilizada inicialmente em redes de comunicação, como por exemplo: o roteador residencial que envia o sinal de Internet para diversos cômodos sem a necessidade de cabos, o dispositivo que utilizamos para passar nos pedágios que conseguem se comunicar com a cabine a uma velocidade de 40km/h sem a necessidade de cabos e por último o sistema de troca de arquivos entre celulares por rede, sem a necessidade de cabos ou intermediários também. O segredo para que todos os exemplos citados anteriormente possam funcionar desta forma, são os vários tipos de tecnologia wireless que temos hoje em dia, entre elas podemos destacar:

  • RFID (Radio-Frequency Identification ou Identificação por Rádio-Frequência), é um tipo de rede para distâncias curtas que permite que um sistema leitor possa receber dados e informações de uma sistema ou etiqueta que transmitem essa informação para ele, este tipo de sistema é muito utilizado hoje em dia para efetuar o pagamento de pedágios, por exemplo.
  • NFC (Near Field Communication ou Comunicação por Campo de Proximidade), está rede está se tornando cada vez mais a queridinha dos usuários de smartphones, pois embora assim como o Bluetooth, ela permite a troca de dados entre dispositivos sem a necessidade de fios, porém a uma distância razoavelmente menor do que o Bluetooth, aproximadamente 10 centímetros, o que o torna muito mais seguro a ponto de ser amplamente utilizado para operações financeiras atualmente.
  • Bluetooth, é uma tecnologia sem fio utilizado principalmente para troca de dados e/ou arquivos, antigamente ele era muito utilizado para troca de arquivos entre celulares, porém atualmente ele está sendo mais utilizado para criar periféricos de entrada/saída sem fio, como por exemplo: mouses, teclados e fones de ouvido.
  • Wi-fi (Wireless-Fidelity ou Padrão sem fio), o Wi-fi é uma marca registrada da Wi-fi Alliance e atualmente é amplamente utilizado para designar redes que trabalham baseadas na tecnologia IEEE 802.11, mesmo não tendo sido criado com este intuito. Este tipo de rede atualmente é utilizado pelo “senso comum” para se referir a redes WLAN (Wireless Local Area Network ou Rede de área local sem fio).

Além disso, a tecnologia wireless evolui a passos tão largos que atualmente já podemos encontrar alguns exemplos deste tipo de arquitetura de sistemas, sendo utilizados não apenas para circuitos de comunicação quanto também para alimentação. Por incrível que pareça, hoje já existem carregadores wireless para celulares e até mesmo interruptores residenciais capazes de transformar a energia mecânica gerada para apertar o botão em energia elétrica e desta forma acionando a iluminação daquele determinado cômodo.

 

Essa tecnologia já chegou à indústria?

Sim, a tecnologia wireless industrial já é uma realidade da nossa área e não é de hoje. Acontece que este tipo de tecnologia acabou se tornando muito procurada pelos profissionais da área de automação industrial, pois existem alguns tipos de aplicação onde soluções sem fio caberiam muito bem, imagine, por exemplo, uma aplicação que possua vibração ou muita movimentação, por mais resistente que os cabos pudessem ser ainda haveria o risco de desconexão, rompimento ou no mínimo uma redução drástica na vida útil dos cabos. Uma outra forma que o wireless industrial poderia ser utilizado, seria para a economia de cabos, pois imagine só poder substituir um cabo de rede e um de alimentação de 100 metros cada, além de toda estrutura de conduite/esteira porta-cabos, por dois gateways que convertessem um protocolo industrial para um padrão sem fio, isso reduziria custos com material, mão-de-obra e ainda seria possível ter uma máquina mais “limpa”, não é mesmo?

 

O que existe de wireless industrial hoje?

Se formos ver o mercado atual, existem vários tipos de tecnologias para wireless industrial, como por exemplo: WirelessHART, WISA (Wireless Interface to Sensors and Actuators), ZigBee e ISA SP100, porém pela minha experiência, as mais utilizadas em ambiente industrial hoje são: Wi-fi, Bluetooth e GSM.

O Wi-fi geralmente é utilizado para facilitar a obtenção de dados de um sistema supervisório para uma sala de controle, por exemplo. Por este motivo, este tipo de arquitetura é utilizada amplamente em redes industriais baseadas em Ethernet Industrial, como é o caso do EtherNet/IP e do ProfiNet, embora para realizar este tipo de aplicação, é de suma importância que exista um política de segurança da informação especifica para este projeto.

O Bluetooth é utilizado como uma opção de wireless industrial, como uma forma de trocar um trecho de uma determinada rede industrial que geralmente seria preenchida por cabo, por meio da tecnologia bluetooth, atingindo distâncias de até 300 metros em alguns casos. Este tipo de aplicação é constituído por uma espécie de gateway que recebe um tipo especifico de rede industrial, Profibus DP e ProfiNet IO, por exemplo, e transmite este sinal via Bluetooth para ser recebido por um componente receptor do outro lado e este efetua a conversão novamente para a rede industrial original.

A tecnologia GSM (Global System Mobile ou Sistema Móvel Global) é uma tecnologia de comunicação amplamente utilizada em telefonia móvel e posteriormente foi implementada em projetos de automação residencial e predial, como por exemplo, para efetuar o controle da iluminação de uma casa. O fato da tecnologia GSM ser facilmente utilizada em distâncias praticamente continentais, faz com que ela seja sempre mais utilizada em residência do que na indústria, porém existe alguns casos em que ela é uma tecnologia viável de wireless industrial, como por exemplo para controle de iluminação de uma fábrica e para controle de temperatura de uma determinada máquina, além de ser uma ótima ferramenta de manutenção, pois hoje em dia já existem produto que além de receber comandos por GSM também enviam mensagens de status.

 

Quais são os vilões do wireless industrial?

Eu diria que existe basicamente três grandes vilões para que existam mais aplicações baseadas em wireless industrial no mercado, as quais eu relaciono e comento abaixo:

  • Disponibilidade, embora nós já tenhamos dispositivos para wireless industrial específicos para trabalhar em ambiente fabril, mesmo assim ainda existem certos detalhes a serem considerados para aplica-los em chão de fábrica, como por exemplo, a presença de objetos sólidos como paredes, e a umidade relativa do ar, pois um ambiente muito úmido pode prejudicar a qualidade do sinal, dependendo do tipo de protocolo escolhido;
  • Interferência Eletromagnética (EMI), como todo bom ambiente industrial, existem equipamentos e cabos de potência, como por exemplo, motores e transformadores que possuem grandes campos eletromagnéticos, campos os quais podem acabar interferindo nos sinais wireless, portanto este é um item que deve ser levado em conta durante a fase inicial do projeto;
  • Cultura, criou-se uma cultura dentro da indústria de que os cabos sempre são mais confiáveis do que soluções wireless e talvez esta cultura seja o maior de todos os empecilhos para o crescimento das tecnologias wireless industriais, porém este pensamento vem sendo mudado ao poucos junto aos avanços tecnológicos que os fabricante vem investindo neste mercado, então a minha sugestão para acabar com este conceito, é começar a utilizar esta tecnologia em aplicações menores e depois ir expandindo para maiores.

Mesmo com todos estes detalhes, eu ainda acredito fortemente que a tecnologia wireless industrial terá um grande crescimento nos próximos anos, juntamente com as aplicações com dispositivos móveis (Mobile) e Internet das coisas (IoT), porém lembre-se sempre nunca utilize produtos wireless que não sejam certificados para uso industrial em chão de fábrica, fazendo isso você já reduz drasticamente possíveis contratempos com esta tecnologia.

Independente se você está querendo implementar esta tecnologia em sua empresa, se já está instalando ou se está apenas pesquisando por curiosidade, meus votos de muito sucesso para você e nos vemos em meu próximo post!

Deixo aqui alguns links sobre Indústria 4.0 que são bem legais e valem uma conferida:

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  1. Acredito que hoje em dia as aplicações wirelessHART são bem mais comuns que a comunicação Wi-fi, falando sobre visão global. Mas é bom falar de wireless, e a falha no protocolo wi-fi descoberta recentemente?

    Não vi nenhum fabricante se pronunciando sobre isso, mas é um fato! Tirando credibilidade deste protocolo. Na parte de instrumentação, ainda existe grande passo para aceitação tanto da comunicação sem fio, como de protocolo digitais cabeados.

    O 4-20mA ainda é rei no campo, certo?
    http://automacaoecartoons.com/2017/10/21/4-20ma/

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