Quando a redação da Controle & Instrumentação iniciou esta sua edição anual sobre protocolos, pensou que haveria pouco movimento, nada a comentar, assunto já sabido. Mas recebemos algumas perguntas sobre o assunto durante todo o ano, todos os anos. E essas perguntas giram em torno, ainda, de qual protocolo seria melhor para esta ou aquela aplicação. Uma inclusive queria saber se era possível e como montar uma rede só com Modbus... E as consultas que fazemos nos levam a respostas que não satisfazem porque acabam naquela palavrinha que consagrou esse um assunto plural por excelência: “Depende”.

Uma dúvida comum é sobre a importância da velocidade – e aí vêm repetidos “depende” do tamanho da mensagem, do protocolo... Este ano conversamos também com um novo membro da comunidade no Brasil – novo porque ele está a pouco mais de um ano no país mas já trabalhando com tecnologia na Europa e EUA. Eduardo Ferreira Alves Penteado, gerente de engenharia e marketing da Omron. Mas novos consultores não mudam o fato de quanto menor é cabo, mais rápida fica a transmissão, que também depende da distância a ser percorrida e do depende do chip utilizado pelo protocolo - o do CAN tem características diferentes das do Profibus, do Fieldbus etc. Vale lembrar que se a distância é grande pode precisar de um host para amplificar o sinal ele não perder qualidade. O tipo de cabo também influencia pois além das particularidades de cada protocolo, a qualidade tem que ser garantida.

Mas uma resposta foi nova e realmente nos dá ânimo para trazer esse assunto à comunidade. É verdade que cada aplicação pede um protocolo ideal? Segundo Eduardo, não!. “O melhor é o que você conhece bem e sabe mexer”.

E a mística da intercambiabilidade? “Sim, ela existe mas não acontece de forma tranqüila e direta, sempre existe um pulo do gato”. Exemplo perfeito: se você possui televisão, som, hometheater, dvd, tudo de uma mesma marca, pode-se utilizar um único controle remoto, de forma perfeita. Se as marcas são diferentes, vai precisar de vários controles – mesmo o famoso universal não se sai tão bem. Mas Eduardo lembra que a intercambiabilidade é boa na medida em que, numa emergência, quando se tem um instrumento semelhante de outra marca com mesmo protocolo, vale a troca e o trabalho de para o ajuste mas ela não existe para ser a regra e ter uma infinidade de marcas na planta.

Há alguns anos, os produtos estavam em sua maioria em 4-20mA – que dominava o controle da planta. Em 2007, as pesquisas queriam quantificar o uso dos diversos protocolos, que co-existiam em diversas plantas.

Mas já não é variedade de protocolos o foco das últimas pesquisas mas os diversos tipos de Ethernet à disposição no mercado. Conceitualmente Ethernet é o mais protocolo estudado nos dois últimos anos, principalmente por seus benefícios de conectividade – lembre-se que o desejo de intercambiabilidade é real e ela precisa funcionar num ambiente total e verticalmente integrado. De acordo com a Reed Corp.Reseach, 53% das empresas entrevistadas declarou que a engenharia estava envolvida com o assunto, 34% do pessoal de TI, 23% dos engenheiros da planta, 22% dos gerentes da fábrica e 8% dos clientes e dos fornecedores de suporte técnico.

O mercado brasileiro recebe esses dados sem nenhuma surpresa – a comunidade brasileira de automação e instrumentação está sempre atualizada e é extremamente profissional na utilização de normas e recomendações, talvez mais do que em alguns países considerados mais desenvolvidos. E o detalhamento do estudo também já era pressentido: o gerenciamento dos negócios vem usando cada vez mais a rede Ethernet. Os dados mostram que a Ethernet é a preferida para aquisição de dados (78%) seguida do controle (68%), operações de manufatura (63%) e operações internas (58%). Em outros níveis ela está presente nos I/Os (48%), nos atuadores (73%) e sensores(24%). Nos sistemas lógicos ela também aparece: 89% nos PCs, 79% nos CLPs, 66% nos PACs.

De acordo com a mesma pesquisa, os tipos de Ethernet mais usados na indústria são:
• TCP/IP (nativo)—95%
• EtherNet/IP—88%
• Modbus TCP—81%
• UDP (nativo)—79%
• Fieldbus Foundation High Speed Internet (HSE)—43%
• EtherCAT—41%
• SERCOS III—38%
• Profibus/Profinet—36%
• CC-Link IE (Gigabit Ethernet)—31%
• Ethernet Powerlink—27%

Outros tipos de Ethernet foram citados mas ainda estão restritos em nichos: VARAN (Versatile Automation Random Access Network), FL-net (OPCN-2), synqNet, Mechatrolink III, and SafetyNet. Soa muito parecido com protocolos proprietários, no mínimo a vontade de garantir a “intercambiabilidade” sem problemas. Mas no geral a percepção desses diferentes tipos de protocolo Ethernet é boa.

A grande maioria (92%) deu start no chão de fábrica já com um dos tipos de Ethernet e mencionou vários atributos para preferir o protocolo: alta velocidade (66%), abundância de instrumentos no protocolo (65%), fácil de realizar up grades (60%), habilidade para aplicações de controle (60%) e vários outros. Talvez o mais estranho é que encontramos segurança e seguridade (+de50%) como atributos reconhecidos nesse protocolo – atributos que geram grandes dúvidas quando se pensa um webserver no campo, baseado em outros protocolos industriais.

A ISA destacou recentemente, em seu congresso de Belo Horizonte, a relação do padrão ISO/OSI com as redes industriais. Então, vale lembrar que o modelo OSI, desenvolvido na década de 70, procura classificar as redes de comunicação existentes em uma divisão de 7 camadas, cada uma com um conjunto distinto de funcionalidades. Em linhas gerais, para que um protocolo de comunicação possa funcionar ele precisa apresentar funcionalidades compatíveis com as camadas 1,2 e, no mínimo, a 7.

Praticamente todos os protocolos usuais de comunicação industrial foram construídos de acordo com o modelo ISO/OSI, e na sua documentação existe um diagrama mostrando como cada pedaço do protocolo em questão se encaixa no modelo. Todos os protocolos industriais homologados na norma IEC 61158 / 61784 são implementados e representados de acordo com o modelo ISO/OSI.

O padrão TCP/IP foi desenvolvido antes da criação do modelo ISO/OSI e foi adaptado para corresponder ao modelo, a partir da consideração de que o padrão IP corresponde à camada 3 e o TCP à camada 4, portanto uma coisa não anula a outra.

Carlos Fernando Albuquerque, engenheiro da Siemens, ressalta o conjunto Ethernet TCP/IP sozinho não é garantia de interconectividade entre dispositivos, pois fica faltando a camada de aplicação (camada 7) necessária para tal. É por isso que existem os novos padrões industriais baseados em Ethernet TCP/IP (Profinet, Ethernet/IP, Modbus TCP e FF-HSE) que implementam cada um a sua camada 7 específica, permitindo a interconexão de equipamentos de fabricantes diferentes.

Fica nítido, contudo, que a pesquisa estudou o comportamento e o pensamento de uma comunidade que não é a brasileira, até pelos tipos de Ethernet utilizados. Por aqui já se estuda uma utilização maior desse protocolo mas os grandes projetos têm saído nos protocolos “tradicionais” – que têm sua versão Ethernet - e a Petrobras recentemente definiu o Fieldbus Foundation como padrão para seus projetos. No Brasil, as recentes discussões giram em torno de como os protocolos vão trabalhar com o wireless e sobre a normatização para segurança. Nesse quesito, o Fieldbus recém saiu de testes na Shell que endossam seu uso – veja notícia completa na C&I edição 138.