A camada física avançada de Ethernet, ou Ethernet-APL é a camada física destinada à transmissão de dados para o campo das instalações de processamento. Neste artigo do blog, explicaremos de forma simples e compreensível o que exatamente é a Ethernet-APL, como funciona a comunicação paralela hoje em dia e quais são as opções possíveis para acessar os dados.

O que é Ethernet-APL?

Protocolos baseados em Ethernet, como EtherNet/IP, HART-IP, OPC UA ou PROFINET, utilizam diferentes camadas físicas. Isso pode ser explicado pelo modelo ISO/OSI (Fig.1), que geralmente descreve as comunicações em diferentes sistemas.

Para comunicação cabeada, a camada física, que é a camada 1, define o sistema elétrico: cabos e conectores, níveis de sinal, fonte de alimentação e proteção contra explosão elétrica.
A camada 7 estabelece a forma como os dados serão representados por bits e bytes, por exemplo, em um valor de medição analógica, um contador ou uma saída de controle digital. No contexto dos protocolos industriais, os técnicos e os engenheiros, contudo, geralmente consideram que um protocolo como o FOUNDATION Fieldbus H1 ou o PROFIBUS PA seja uma unidade de função. Para os protocolos baseados em Ethernet, precisamos abandonar essa visão simplificada. Os protocolos Ethernet são executados em várias mídias. Eles se comunicam com velocidades de 10 Mbit/s, 100 Mbit/s, ou 1 Gbit/s e utilizam fibra óptica ou até mesmo Wi-Fi (caixas azuis na camada 1) e, por fim, Ethernet-APL. Essa camada física é adequada para o ambiente complexo (ou, no mínimo, muito exigente) do campo das instalações de processamento (caixa verde na camada 1).

Você sabia? O elevador inclinado de Montmartre (Paris) funciona com PROFINET e PROFIsafe baseados em Ethernet, sem fio entre os vagões e as estações, para garantir segurança e confiabilidade no transporte dos passageiros. Leia mais: Reaching Montmartre safely, due to PROFIsafe (“Chegando a Montmartre em segurança com a ajuda do PROFIsafe”, artigo em inglês).

O que significam as comunicações paralelas via Ethernet?

Muito simples: pense na sua vida cotidiana. Onde você está trabalhando: em casa, durante uma viagem ou no escritório? A comunicação paralela é o modo de vida padrão: você pode estar no celular, escrevendo um e-mail e navegando pela Internet no seu notebook, ou tudo ao mesmo tempo. Seus filhos podem estar assistindo às aulas escolares ou no quarto jogando videogames online no tablet. E o mesmo acontece na casa dos vizinhos. Isso é a comunicação paralela realizada por Ethernet e outras camadas físicas, como cabo ou DSL.

Ou, então, considere outra analogia: a Ethernet representa a estrada, e os protocolos são as marcas dos carros, por exemplo: PROFINET, OPC UA, EtherNet/IP, HTTPS, SIP e VoIP. A estrada recebe qualquer veículo. Diversos carros e caminhões podem trafegar pela mesma estrada, até que o tráfego chegue a tal ponto que comece a congestionar. É aqui que entram em ação os arquitetos de rede: eles são responsáveis pela criação de um design adequado para que o tráfego possa fluir corretamente, sem congestionamento.
Basicamente, a Pepperl+Fuchs constrói a estrada com switches e caixas de junção, e faz também a manutenção dessa estrada por meio de diagnósticos de camada física.

Para o campo de automação de processos, a comunicação paralela significa que vários sistemas poderão acessar dados armazenados nos instrumentos simultaneamente. Espera-se que os planejadores selecionem o seguinte:

• Um protocolo ativado em tempo real para controle. Essa opção depende do sistema de controle escolhido ou PLC. O NAMUR recomenda PROFINET ou EtherNet/IP.
• Um ou mais protocolos para outras aplicações, como o processamento de mensagens de diagnóstico, alarmes ou o gerenciamento de configurações.
  O NAMUR recomenda o OPC UA. Muitos fornecedores, inclusive a Pepperl+Fuchs, implementam esse protocolo em seus instrumentos.
  HART-IP: esse é o que oferecemos com o sistema de E/S Remota da Pepperl+Fuchs atualmente.
  HTTPS: navegue até o instrumento a partir do seu celular ou computador. Todos os fornecedores fazem isso em suas versões de demonstração hoje em dia.

Diversas maneiras de acessar dados a partir do instrumento

Quando você direciona o seu navegador da Web para qualquer site, esse navegador é o seu cliente, e esse cliente se conecta ao servidor do proprietário do site. Com a Ethernet-APL, você pode chamar a página do instrumento de campo. Então, o dispositivo em si hospeda o servidor HTTPS com o qual você interage: você pode acessar status e alarmes, e visualizar manuais e certificados. Isso acontece paralelamente ao acesso do DCS ou do sistema de gerenciamento de ativos..

Os instrumentos de campo com Ethernet-APL podem hospedar essas funções, dependendo da implementação do dispositivo realizada pelo fornecedor. A Ethernet-APL abre possibilidades para acesso paralelo, possibilitando aplicações que enriqueçam e aprimorem a vida profissional de todas as pessoas que trabalham com instrumentação e automação. Com isso, os usuários conseguirão otimizar suas instalações e favorecer a segurança dos trabalhadores, a utilização dos ativos de suas instalações, a qualidade dos resultados e os rendimentos.

Mais informações

Saiba tudo sobre Ethernet-APL na automação de processos:

• Ethernet-APL – A Indústria 4.0 na Automação de Processos
• Ethernet-APL – para Aplicações IIoT na Indústria de Processos
• A Camada física avançada de Ethernet – Tecnologia IIoT no campo de instalações de processos
• Do conceito ao mercado: o primeiro switch de campo Ethernet-APL para automação de processos