Topologia de redes: a base para a automação industrial

Topologia de redes: a base para automação industrial

Que a Ethernet veio para beneficiar os mais diversos setores é inegável, principalmente o industrial com a implantação da topologia de redes. 

Toda a automação que temos hoje só é possível graças a chegada da Ethernet às indústrias.

A Ethernet possibilita que as máquinas e os mais diversos dispositivos se conectem rapidamente, com precisão, e troquem dados e informações com segurança através de uma mesma linha. 

Ela é fundamental para o bom funcionamento das redes das empresas. Através dela, é possível entendermos como as estruturas de rede e seus elementos se interconectam. 

Você pode entender mais sobre as redes industriais em nosso artigo “Quais são os tipos de redes industriais?”.

A Topologia de Redes

A topologia de redes nada mais é do que a base para a automação industrial. É o canal pelo qual uma rede se conecta a computadores e outros componentes de uma outra rede de computadores. Ela é fundamental para o bom funcionamento do chão de fábrica.

Ela pode ser estruturada de maneira lógica — quando os dispositivos de comunicação são modelados como nós e as conexões entre eles são modeladas como links ou linhas entre os nós — ou física — quando descreve o layout da rede, a aparência das distâncias entre nós, interconexões físicas, taxas de transmissão e tipos de sinais entre redes.

Há seis tipos de topologias de redes existentes. Sua escolha depende do tamanho e escala da organização. São eles:

Topologia de Estrela

É organizada de modo que os nós se conectem a um hub central, que atua como um servidor, gerenciando a transmissão de dados pela rede. 

A topologia de rede de estrela possibilita o gerenciamento conveniente de um local central; caso um nó falhe, a rede permanece funcionando; os dispositivos podem ser adicionados ou removidos sem a necessidade de interromper a rede; e permite identificar e isolar um problema de desempenho com maior facilidade.

Por outro lado, se um hub falhar, toda a rede pode cair; o desempenho e a largura de banda são limitados ao nó central; e pode ser mais caro para operar.

Topologia de Barramento

Também conhecida como topologia de backbone, bus ou linha, a topologia de barramento orienta os dispositivos ao longo de um único cabo, que vai de uma extremidade da rede à outra. Seus dados são transmitidos ao longo do cabo ao passo que ele se desloca até seu destino.

Esse tipo de topologia de rede é mais econômico para redes menores; possui um layout simples; seus dispositivos são conectados através de um cabo; e pode-se adicionar mais nós ao alongar sua linha.

Porém, é uma rede propensa a falhas de cabo; cada nó adicionado acaba diminuindo a velocidade de transmissão; e os dados podem ser enviados apenas em uma direção de cada vez.

Topologia de Anel

A topologia de anel acontece quando os nós são configurados de modo circular, assim, os dados viajam por cada dispositivo conforme percorrem o anel. 

Em redes maiores, pode ser necessária a utilização de repetidores para evitar a perda de pacotes durante a transmissão. 

A fim de possibilitar que a transmissão de dados ocorra em ambas as direções simultaneamente, a topologia de anel pode ser configurada como half-duplex (anel único) ou full-duplex (anel duplo).

Esse tipo de topologia de rede possui um bom custo-benefício; sua instalação é mais em conta; e é possível encontrar problemas no desempenho com maior facilidade.

Por outro lado, caso um nó caia, ele também pode derrubar outros nós junto a ele; todos os dispositivos compartilham largura de banda, limitando a taxa de transferência; e adicionar ou remover um nó é sinônimo de inatividade para toda a rede.

Topologia de Árvore

A topologia de árvore possibilita que um nó central conecte hubs secundários. O eixo central funciona como o tronco da árvore, em que as ramificações se conectam. À essas ramificações, estão os hubs secundários (nós de controle) seguidos por dispositivos conectados anexados aos branches

Esse tipo de topologia é bastante flexível e escalável, além de permitir a identificação de problemas com maior facilidade, pois cada branch da rede pode ser diagnosticado de forma individual.Porém, caso um hub central falhe, os nós serão desconectados e as ramificações podem continuar funcionando de forma independente; pode ser uma estrutura difícil de ser gerenciada de maneira eficaz; depende muito mais do cabeamento do que dos demais métodos.

Topologia de Malha

A topologia de malha ou mesh, acontece quando os nós são interconectados, ou seja, os modos full-mesh conectam todos os dispositivos na rede de maneira direta. 

Na topologia de malha parcial, a maioria dos dispositivos se conecta diretamente, possibilitando diversos caminhos para entrega de dados através de distâncias mais curtas para transmissão.

Esse tipo de topologia é confiável e estável. Nenhuma falha de nó único é capaz de fazer com que a rede caia. 

Apesar disso, possui um grau complexo de interconectividade entre nós; há muito trabalho para instalá-la; e utiliza muitos cabeamentos para conectar todos os dispositivos.

Topologia de Híbrida

Esse é o tipo de topologia que utiliza diversas outras estruturas de topologia. É comumente usada em grandes empresas onde cada departamento pode ter um tipo de topologia. 

A topologia híbrida é flexível e pode ser personalizada conforme as necessidades do cliente. Porém, com isso, pode ter a sua complexidade aumentada; é preciso ter experiência com várias outras topologias para lidar com ela; e pode ser mais difícil de identificar problemas no desempenho. 

Quais as topologias de redes mais utilizadas?

As topologias de rede mais utilizadas atualmente são:

Barramento

É o meio mais comum e mais simples para conectar máquinas, em que um único cabo conecta todas as máquinas de uma rede a uma única linha.

As máquinas que funcionam à base da topologia de barramento se comunicam enviando os dados através de sinais eletrônicos de uma extremidade do cabo a outra, porém as informações são aceitas apenas pelas máquinas cujo endereço coincide com o endereço codificado no sinal original. 

Estrela

Aqui, os segmentos são ligados através de vários cabos em um único dispositivo de comunicação central, que pode ser um hub ou um switch

Esse dispositivo possui várias portas onde as máquinas são ligadas individualmente e para onde converge todo o tráfego. 

Hubs e switches intermedeiam a comunicação entre as estações de maneiras diferentes. Sua maior vantagem em relação à de barramento, é que devido a uma falha no cabo, não é necessário paralisar toda a rede.

Anel

Ocorre quando as estações são conectadas através de um único cabo como na de barramento, porém nem formato de circular, sem extremidades.

O sinal é transmitido em loop por toda a rede e cada estação pode ter um repetidor para amplificar o sinal. A falha em uma máquina pode impactar na rede toda.

Como adequar a topologia de redes à necessidade da minha indústria?

Para que você possa optar pela melhor topologia de redes para a sua indústria, é preciso conhecer a fundo todas as opções disponíveis, quais são as prioridades da sua empresa e se o seu servidor pode suportar as opções mais adequadas.

Além disso, você pode utilizar mais de uma tipologia para ter um melhor custo-benefício. Nesse caso, considere, também, a flexibilidade, a velocidade e a segurança de cada uma das topologias de rede.

Se você está em busca de automatizar a sua indústria, conte com a Murrelektronik.

Deixe um comentário

O seu endereço de e-mail não será publicado.