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Redes Industriais – Meio Físico

As Redes Industriais são de extrema importância nos sistemas industriais. A comunicação entre CLPs, sensores, atuadores, inversores de frequência, IHMs e computadores pode ser um grande problema devido à enorme quantidade de cabos e de informações que trafegam simultaneamente. Máquinas que mudam de lugar, acréscimo de sensores ou de atuadores, dificuldade de manejar muitos fios… Para solucionar estes problemas, existem as Redes Industriais, que utilizam formas de comunicação mais avançadas para que a troca de informações seja feita de uma forma mais rápida, confiável e econômica (menos cabos, menos estrutura, mais facilidades).

 


Comunicação

Toda Comunicação precisa de cinco elementos para funcionar. São eles:

  • Emissor -> é quem emite a informação;
  • Receptor -> é quem recebe a informação;
  • Mensagem -> é o conteúdo da informação
  • Meio -> é por onde a informação trafega;
  • Protocolo -> é a linguagem usada pela informação.

Vejamos um exemplo:

  • Emissor -> Namorado;
  • Receptor -> Namorada;
  • Mensagem -> “Eu amo você!”
  • Meio -> bilhetinho
  • Protocolo -> língua portuguesa

Para você entender melhor a diferença entre mensagem e protocolo, veja a mesma mensagem enviada com um protocolo diferente:

  • Emissor -> Namorado;
  • Receptor -> Namorada;
  • Mensagem -> “I love you!”
  • Meio -> bilhetinho
  • Protocolo -> língua inglesa

Perceba que o conteúdo da mensagem é o mesmo, mas o protocolo é o mesmo.

Em Redes Industriais, poderíamos citar como exemplo:

  • Emissor -> CLP
  • Receptor -> Motor
  • Mensagem -> “Ligar”
  • Meio -> Cabo par-trançado ou fibra-ótica
  • Protocolo -> MODBUS

Através destes cinco elementos, podemos fazer a transmissão de sinais através de um meio físico. E são esses meios físicos que vamos estudar agora.


Meio Físico

Existem basicamente 3 tipos de meios físicos:

  1. Elétricos (utilizam fios de eletricidade para realizar a comunicação);
  2. Sem fio (utilizam ondas eletromagnéticas de rádio);
  3. Por luz (utilizam cabo de fibra ótica, emitindo feixes de luz contendo a informação).

 

Os meios físicos mais comuns dentre esses três são:

Elétricos: Cabo Par-Trançado

par_trancadoÉ o meio físico mais comum nas redes em geral. É utilizado em redes RS-232, RS-485, Ethernet, dentre várias outras. Como o próprio nome diz, este cabo é composto por vários fios enrolados em espiral, trançados um no outro. Isso acontece para diminuir o ruído eletromagnético causado pela circulação de corrente elétrica nos cabos, de forma que a comunicação aconteça sem perdas de informação.

Podem existir vários tipos de conectores para este cabo, como os DB-9, RJ-45, conectores circulares, etc.

cabo_rede
Cabo Par-Trançado com conector RJ-45

 

Elétricos: Cabo Coaxial

cabo_coaxial
Fonte: wikimedia commons

Os cabos coaxiais vem caindo em desuso, sendo cada vez menos utilizados. Entretanto, ainda podem ser encontrados em várias aplicações, inclusive na transmissão de sinais de alta frequência, como sinais de TV, ou em redes mais antigas. Possuem uma estrutura interna de ( A ) – Revestimento de Plástico Isolante, ( B ) – Condutor Externo, ( C ) Isolador Dielétrico interno, ( D ) Núcleo de Cobre.

Os cabos coaxiais são mais caros e permitem menos velocidade de comunicação que os cabos par-trançado. Além disso, são mais suscetíveis a mau contato. São utilizados conectores do tipo BNC nos cabos coaxiais.

 

Sem Fio: Wireless

wifi

Permitem a transmissão de dados sem o uso de fios ou cabos ligados entre o Emissor e o Receptor. Existem várias tecnologias que atuam nesta área e, em Redes Industriais, é um tipo de rede ainda bastante nova. Exemplos dessas redes são wifi, bluetooth, zigbee, WirelessHart, WiMax, 3G, 4G, etc.

As vantagens da comunicação sem fio é justamente o fato dela não precisar de cabos. O meio físico é o próprio ar, facilitando o acréscimo de novos dispositivos, bem como a troca de suas posições. As desvantagens são as baixas distâncias alcançadas e o preço de implementação, pois os equipamentos ainda são caros.

 

Luz: Fibra Ótica

Fonte: wikimedia commons
Fonte: wikimedia commons

A fibra ótica é um cabo que, ao invés de transmitir corrente elétrica, transmite sinais luminosos codificados. Por enviar luz e não sinais elétricos, esse meio físico é totalmente imune a ruídos ou interferências externas. Também podem trabalhar muito bem em ambientes classificados com risco de explosão, uma vez que não há possibilidade de curtos-circuitos nos cabos desse tipo. Além disso, as fibras óticas transmitem dados em altíssima velocidade – na velocidade da luz – o que permite um alto tráfego de informações.

Os únicos problemas com a fibra ótica são os custos de implementação e a dificuldade de junção (emenda) de fibras de longas distâncias.

O núcleo da fibra ótica pode ser feita de vidro ou de plástico, que permitem a fácil condução da luz ao longo do cabo.

 

15 de agosto de 2013

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