Uma Nova Visão para Redes Industriais

Com a popularização da Internet e seu crescimento exponencial, o termo "Rede de Comunicação de Dados", ou simplesmente "rede" torna-se cada vez mais comum no dia-a-dia em geral, e não poderia deixar de estar presente em ambiente industrial. A cada dia surgem novas alternativas para soluções envolvendo máquinas da produção integradas às redes de comunicação, criando mecanismos poderosos de controle, monitoramento, geração on-line de documentação e disseminação dessas informações. Com as tecnologias surgidas das necessidades dos "Internautas", hoje é possível usufruir dessas funcionalidades com segurança, de qualquer parte do globo onde exista um acesso Internet. Como é possível notar, o conceito de que a rede serve apenas para compartilhamento de arquivos e impressoras está bastante ultrapassado. O catalisador dessa mudança em relação à visão de múltiplo uso das redes de comunicação, foi sem dúvida o conceito PC (personal computer). Sem ele não seria possível interligar tantos sistemas de usos tão distintos (desde vídeo conferência até controle numérico), a um custo tão reduzido.Mas assim como os equipamentos vão evoluindo conforme as novas necessidades, as redes de comunicação também devem ser adequadas à essa nova realidade. As aplicações ditas "industriais" em relação a redes, eram outrora codinome de "robustez", pois o ambiente na maioria das vezes é hostil a equipamentos eletrônicos. Atualmente o problema de hostilidade de ambiente possui soluções de prateleira e padrões consolidados, como exemplos a fibra ótica, o cabeamento de par trançado de alta velocidade ou a comunicação sem fio utilizando a tecnologia empregada na comunicação móvel celular. O requisito desempenho torna-se indispensável já que o tráfego de voz, imagem, telemetria e controle em ambiente industrial é hoje uma realidade. Cada vez mais os sistemas necessitam de "disponibilidade de canal", ou seja, como há uma interdependência muito grande entre máquinas que realizam as tarefas, o meio de comunicação deve se apresentar sempre disponível.Chega-se portanto a conclusão de que não é mais possível tratar uma rede de produção como um simples apêndice de uma rede corporativa. A rede da produção (entenda-se máquinas) possui características distintas de priorização, gerenciamento e manutenção em relação ao ramo corporativo (entenda-se rede de escritório). Apenas para ilustrar, um processo de transferência de arquivo entre bancos de dados necessita um bom rendimento da rede, mas a precisão em relação ao tempo de resposta do processo não é tão importante. No caso de um sistema de telemetria e controle, o tempo de resposta é ponto crucial para o funcionamento do sistema.

Um exemplo de problema

A figura acima ilustra uma amostra de 8 segundos do tráfego de informações em um dado ramo de uma rede corporativa.

O que chama a atenção no gráfico da figura acima é a barra onde se lê 86,352%. Esta barra significa que nos oito segundos amostrados, mais de 86% das unidades de informação, os chamados pacotes, são do tipo broadcast, traduzindo de forma rude, unidades de controle, não de troca de dados.

O problema existe em função de dois principais fatores:

  • Configuração física da rede: o número de máquinas é excessivo para a arquitetura utilizada.
  • Configuração lógica: o sistema baseado em cliente-servidor(*) não atende toda a gama de necessidades dos usuários, isso cria a utilização indiscriminada de protocolo de comunicação "peer-to-peer" (ponto-a-ponto) na rede.

(*) Nota explicativa: a arquitetura cliente-servidor prevê que não deve existir comunicação direta entre as máquinas que compõem a rede, ou seja, sempre deve haver um servidor entre as máquinas que precisam comunicação. A principal vantagem desta arquitetura é a alta capacidade de controle e gerenciamento. O outro tipo de arquitetura é a ponto-a-ponto, onde não há necessidade de um servidor para controle de comunicação, uma máquina se comunica diretamente com a outra. A vantagem é a flexibilidade.



Possíveis Soluções:

Solução Global



A Solução global seria a separação do tráfego da rede referente à rede corporativa da rede da produção. Essa separação não implicaria de forma alguma em perda de funcionalidade entre os dois sistemas, apenas separando o que é tráfego corporativo isolado no ramo corporativo, o tráfego da produção no ramo da produção, e eventualmente comunicação entre os dois ramos.
Vantagens: grande aumento na capacidade de resposta da rede a sistemas próximos a "real-time" abrangendo grande parte da produção.
Desvantagens: mudança na configuração lógica e física em todos os prédios onde existam sistemas da produção e gerenciamento/controle apurados.

Solução Localizada

A solução localizada seria prover os sistemas que necessitem velocidade, de ramos especiais na rede. A vantagens seria o baixo custo, porém, haveria algumas desvantagens tais como: limite muito pequeno de flexibilidade e de limiar de crescimento.

Considerações Finais

Há a necessidade de revisão nos ambientes de rede, não só do ramo corporativo ou da produção. As aplicações WEB e multimídia tendem a se tornar ferramentas indispensáveis para o aumento da eficiência e velocidade dos sistemas. O sistema cliente-servidor não possui suporte realmente nativo para aplicações WEB e multimídia. Foram feitas apenas adaptações para utilização destas tecnologias. Não é possível depender apenas de um sistema operacional de rede que atenda todas as necessidades ao mesmo tempo.A rede pode apresentar um problema mascarado pela própria capacidade de recuperação intrínseca do sistema. Devido a unidade de tempo envolvida, milisegundos, aparentemente tudo funciona bem, mas essa capacidade de recuperação apresenta pequeno limite de tolerância considerando uma nova gama de aplicações a curtíssimo prazo.

Problemas com Sistemas CNC com conexão de rede

A utilização de plataformas PC em Sistemas CNC é uma realidade. Os grandes fabricantes já a utilizam em seus equipamentos mais sofisticados (Fanuc e Siemens só para exemplificar). Mas é preciso ter em mente que para um CNC a função principal não é a de fornecer um serviço de comunicação de dados veloz. Sendo assim há limitações no uso de conexões de rede para estes equipamentos. Não se pode encarar um CNC como sendo um micro "embutido" em uma máquina. Ele possui funções e requisitos bem diferentes daquele micro que é usado em escritório. Sua confiabilidade também é questionável, basta lembrar as tantas vezes que temos problemas com nossos desktops Windows (travamentos, vírus etc). Alguns sistemas se dizem capazes de utilização e monitoramento remoto de máquinas CNC. Na minha opinião existem detalhes que devemos levar seriamente em consideração. Se o seu processo tolera atrasos da casa de segundos, esses sistemas são aceitáveis, pois nem sempre temos as funções de rede com prioridade, ou seja a rede e o próprio sistema geram atrasos. Se a necessidade é de um monitoramento e controle na casa de centésimos de segundo, não é indicado. Apesar da rede Ethernet estar consolidada como padrão de nível físico de rede, o controle de processos críticos baseado nesta tecnologia ainda é bastante questionável.

Por Osvaldo Norio Ito

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