Fieldbus é um sistema de comunicação revolucionário projetado para facilitar a troca de dados e processos de controle em automação industrial. Ao contrário da fiação ponto a ponto tradicional, onde dispositivos individuais são conectados separadamente a um controlador central, o Fieldbus permite que vários dispositivos compartilhem um canal de comunicação comum, otimizando a eficiência e reduzindo a complexidade da fiação.
A história da origem do Fieldbus e a primeira menção dele.
O conceito de Fieldbus remonta ao início da década de 1970, quando foi reconhecida a necessidade de um sistema de comunicação mais eficiente na automação industrial. Em 1979, um grupo de líderes da indústria formou o Fieldbus Study Group (FSG) para explorar ainda mais este conceito. O termo “Fieldbus” foi formalmente introduzido em 1985, quando a FSG se tornou a Fundação Fieldbus. Desde então, as tecnologias Fieldbus evoluíram e proliferaram, transformando o cenário da automação industrial.
Informações detalhadas sobre Fieldbus. Expandindo o tópico Fieldbus.
A tecnologia Fieldbus opera em uma rede de comunicação serial digital, permitindo que dispositivos como sensores, atuadores, controladores e outros dispositivos de campo se comuniquem entre si e com o sistema de controle central. Diferentemente dos sistemas analógicos, o Fieldbus transfere dados em formato digital, garantindo maior precisão e confiabilidade.
Os princípios fundamentais do Fieldbus baseiam-se em padrões de comunicação abertos, que promovem a interoperabilidade entre dispositivos de diferentes fabricantes. Esses padrões abertos permitem que os usuários construam sistemas de automação flexíveis e escaláveis, reduzindo a dependência de soluções proprietárias.
Os dois principais tipos de tecnologias Fieldbus são:
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DeviceNet: Usado principalmente em automação de fábrica, o DeviceNet emprega o protocolo Controller Area Network (CAN) e é adequado para conectar sensores e atuadores a controladores lógicos programáveis (PLCs).
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Profibus: Tecnologia Fieldbus amplamente utilizada, o Profibus emprega uma combinação dos padrões RS-485 e IEC 61158. Ele atende aplicações discretas e de automação de processos, fornecendo comunicação de alta velocidade e robustez.
A estrutura interna do Fieldbus. Como funciona o Fieldbus.
No coração do sistema Fieldbus está o protocolo de comunicação, que define como os dados são transmitidos e interpretados entre os dispositivos. A estrutura interna de um sistema Fieldbus compreende vários componentes principais:
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Dispositivos de campo: São os sensores, atuadores e outros dispositivos que fazem interface direta com os processos físicos no chão de fábrica ou na planta industrial.
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Módulo de Interface Fieldbus: Também conhecido como gateway, este módulo serve como ponte entre a rede Fieldbus e o sistema de controle central.
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Cabo Fieldbus: O meio físico através do qual os dados trafegam entre dispositivos. Os cabos Fieldbus são projetados para suportar ambientes industriais adversos.
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Fonte de energia: Os sistemas Fieldbus normalmente fornecem energia aos dispositivos de campo através do próprio cabo de comunicação, reduzindo a necessidade de fiação de alimentação separada.
O funcionamento de um sistema Fieldbus envolve trocas cíclicas de dados entre o controlador central e os dispositivos de campo. Cada dispositivo na rede possui um endereço exclusivo e o controlador se comunica com eles usando esse endereço. Esta troca cíclica de dados permite o monitoramento e controle dos processos em tempo real, otimizando a eficiência e os tempos de resposta.
Análise das principais funcionalidades do Fieldbus.
O Fieldbus oferece vários recursos importantes que o tornam a escolha preferida em automação industrial:
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Complexidade de fiação reduzida: O Fieldbus elimina a necessidade de cabeamento ponto a ponto, reduzindo significativamente o tempo e o custo de instalação.
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Interoperabilidade: Os padrões abertos garantem a compatibilidade entre dispositivos de diferentes fabricantes, promovendo um ecossistema de automação diversificado e flexível.
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Comunicação em tempo real: A troca cíclica de dados permite monitoramento e controle em tempo real, cruciais para processos industriais urgentes.
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Capacidades de diagnóstico: Os sistemas Fieldbus fornecem informações detalhadas de diagnóstico, auxiliando na rápida solução de problemas e manutenção.
Tipos de Fieldbus e suas características
| Tipo de barramento de campo | Características |
|---|---|
| DeviceNet | – Usado principalmente em automação de fábrica. |
| – Utiliza o protocolo CAN para comunicação. | |
| – Adequado para conectar sensores e atuadores a PLCs. | |
| Profibus | – Amplamente utilizado em automação discreta e de processos. |
| – Emprega os padrões RS-485 e IEC 61158. | |
| – Oferece comunicação de alta velocidade e robustez. |
Maneiras de usar o Fieldbus:
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Controle do processo: Fieldbus permite comunicação perfeita entre instrumentos de processo, controladores e atuadores, melhorando a eficiência do controle de processo.
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Automatização da fábrica: Na automação de fábrica, o Fieldbus simplifica a integração de dispositivos, levando a processos de produção otimizados e redução do tempo de inatividade.
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E/S distribuída: Fieldbus permite sistemas distribuídos de entrada/saída (E/S), reduzindo o percurso dos cabos e aumentando a flexibilidade do sistema.
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Latência e atraso: Em redes grandes, pode ocorrer latência excessiva. O uso de protocolos Fieldbus de alta velocidade e a minimização da carga da rede podem ajudar a mitigar esse problema.
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Interferência EMI: A interferência eletromagnética (EMI) pode interromper a comunicação Fieldbus. Práticas adequadas de blindagem e aterramento de cabos podem resolver esse problema.
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Compatibilidade de dispositivos: Dispositivos de fabricantes diferentes podem ter níveis variados de compatibilidade. Priorizar dispositivos certificados pela Fieldbus Foundation pode aliviar preocupações de compatibilidade.
Principais características e outras comparações com termos semelhantes.
| Características do barramento de campo | Comparações com fiação tradicional |
|---|---|
| Complexidade de fiação reduzida | A fiação tradicional requer conexões separadas para dispositivos. |
| Interoperabilidade | Os sistemas proprietários não podem se comunicar entre si. |
| Comunicação em tempo real | Os sistemas analógicos podem ter tempos de resposta mais lentos. |
| Capacidades de diagnóstico | A solução de problemas de sistemas analógicos pode ser mais desafiadora. |
À medida que a tecnologia evolui, espera-se que o Fieldbus continue a melhorar, oferecendo velocidades de transmissão de dados mais altas, medidas de segurança aprimoradas e maior suporte para integração de IoT. Os avanços nas soluções Fieldbus sem fio podem agilizar ainda mais os processos de automação e permitir a comunicação em ambientes remotos ou desafiadores.
Como servidores proxy podem ser usados ou associados ao Fieldbus.
Os servidores proxy podem desempenhar um papel significativo na segurança e otimização da comunicação Fieldbus. Ao atuarem como intermediários entre a rede Fieldbus e os canais de comunicação externos, os servidores proxy podem:
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Melhore a segurança: Os servidores proxy podem ajudar a proteger a rede Fieldbus contra ameaças externas, agindo como uma barreira contra acessos não autorizados.
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Armazenar em cache e otimizar dados: Os servidores proxy podem armazenar em cache os dados solicitados com frequência, reduzindo a carga na rede Fieldbus e melhorando os tempos de resposta.
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Filtrar tráfego: Os servidores proxy podem filtrar o tráfego de entrada e saída, garantindo que apenas a comunicação legítima seja permitida na rede Fieldbus.
Links Relacionados
Para obter mais informações sobre Fieldbus, você pode explorar os seguintes recursos:
