As redes Profinet são essenciais para muitas indústrias, proporcionando uma base sólida para a comunicação entre dispositivos em ambientes de produção. Esse protocolo não apenas suporta a automação industrial de alta velocidade, mas também traz consigo a promessa de uma integração perfeita e eficiente entre máquinas, sistemas e processos.

Sendo assim, a adoção da Profinet marca uma evolução significativa na forma como a indústria lida com a transferência de dados, oferecendo uma solução adaptável às exigências da indústria 4.0.

Neste artigo, vamos explicar o que são, como funcionam, quais as principais vantagens e como você pode aplicar o protocolo Profinet. Continue a leitura para conferir.

O que são as redes Profinet

Primeiramente, é importante entender que a Profinet é uma rede completa que facilita a comunicação industrial de ponta a ponta. Com sua base na tecnologia Ethernet, ela permite a troca de dados em tempo real e suporta a comunicação padrão IP, facilitando a integração entre o chão de fábrica e os sistemas empresariais.

Isso significa que, além de controlar dispositivos de automação, as redes Profinet permitem uma visão ampla e o controle de processos, melhorando significativamente a eficiência operacional.

Veja, na imagem abaixo, um exemplo de como a rede funciona.

Especificações técnicas das redes Profinet

As especificações técnicas das redes Profinet são fundamentais para entender como esse protocolo de comunicação industrial funciona e quais são suas capacidades.

O protocolo Profinet, baseado na tecnologia Ethernet, oferece uma comunicação de alta velocidade e é compatível com uma ampla gama de dispositivos industriais, incluindo controladores lógicos programáveis (CLPs) e dispositivos de entrada/saída (E/S).

Confira, então, quais são as principais especificações técnicas dele:

Velocidade de comunicação

As redes Profinet podem alcançar velocidades de 100 Mbit/s até 1 Gbit/s, com mensagens de até 1.440 bytes. Assim, elas se tornam bem mais rápidas e com maior largura de banda em comparação ao Profibus, permitindo uma troca de dados mais eficiente e rápida.

Camadas do Profinet

O protocolo utiliza quatro camadas principais adaptadas do modelo ISO/OSI, simplificadas para o contexto da Ethernet industrial. Isso inclui as camadas físicas e de ligação de dados (Ethernet), a camada de rede (IP) e a camada de transporte (TCP ou UDP). 

Além disso, o Profinet também é capaz de operar em tempo real, "pulando" as camadas TCP/IP quando necessário para garantir um desempenho determinístico.

Perfis profinet

Existem perfis específicos dentro do Profinet que regulam o comportamento de equipamentos e sistemas de automação em relação a características como segurança funcional (PROFIsafe), tecnologia de acionamento (PROFIdrive) e gerenciamento de energia (PROFIenergy). Esses perfis são desenvolvidos para garantir a interoperabilidade e a permutabilidade dos equipamentos.

Componentes de rede

Um sistema Profinet também inclui componentes de rede como switches e pontos de acesso wireless, que podem funcionar como dispositivos input/output (I/O) para diagnósticos aprimorados.

Além disso, para configurar dispositivos Profinet, é necessário um arquivo General Station Description (GSD), baseado em XML (GSDML), o que facilita a conexão dos dispositivos ao controlador.

Por fim, a combinação dessas especificações técnicas faz das redes Profinet uma escolha robusta e versátil para a automação industrial, oferecendo desempenho significativamente maior do sistema graças a mecanismos escaláveis, topologias flexíveis e capacidade de integrar dispositivos de diferentes fabricantes de forma eficiente.

Diferenças entre Profinet e Profibus

Enquanto o Profibus foi um dos primeiros passos na direção da automação digital, o Profinet representa a maturidade dessa jornada, trazendo a velocidade e a flexibilidade da Ethernet para o ambiente industrial. 

Entretanto, a principal diferença entre eles está na capacidade do Profinet de integrar-se facilmente com outras redes e sistemas de TI, oferecendo maior velocidade de dados e distâncias de comunicação mais longas sem a necessidade de elementos intermediários.

Aplicações da rede Profinet

Há várias aplicações do protocolo Profinet, abrangendo desde a automação de processos e manufatura até sistemas de logística inteligente. Isso se dá graças à flexibilidade, à eficiência e à capacidade de integração dele. 

Algumas dessas principais aplicações são:

• controle de máquinas e equipamentos: o Profinet é frequentemente utilizado para o controle de máquinas e equipamentos em linhas de produção, incluindo acionamentos, sensores e atuadores, devido à capacidade de comunicação em tempo real;

• automação de processos: em setores como o químico, o petroquímico e o de papel e celulose, o Profinet é aplicado para automação de processos, permitindo uma integração eficaz e monitoramento contínuo dos processos de produção;

• tecnologia de acionamento: com o perfil PROFIdrive, o Profinet é utilizado em aplicações de acionamento, desde simples regulagem de velocidade até controle de movimento complexo, oferecendo soluções flexíveis para todo tipo de aplicação de acionamento;

• segurança funcional: utilizando o perfil PROFIsafe, o Profinet proporciona uma solução para aplicações que exigem segurança funcional, permitindo a integração segura de componentes de segurança, como barreiras de luz e botões de emergência, na mesma rede de comunicação que os dispositivos de controle;

• tecnologia de medição e instrumentação: o Profinet é aplicado na integração de tecnologia de medição e instrumentação, facilitando a coleta e a análise de dados para otimização de processos;

• sistemas de visão: a integração de sistemas de visão industrial é outra aplicação comum do Profinet, sendo utilizada para transmitir dados de imagem e controle em alta velocidade;

• robótica: na automação robótica, o Profinet é usado para a comunicação entre controladores e robôs, assegurando uma sincronização precisa e o perfeito controle de movimento;

• manutenção remota e diagnóstico: o Profinet permite a realização de diagnósticos remotos e da manutenção de dispositivos de campo, reduzindo significativamente os tempos de inatividade e melhorando a eficiência operacional;

• integração de sistemas: por fim, o Profinet facilita a integração de diferentes sistemas de automação e plataformas de TI, permitindo uma gestão e uma análise de dados mais eficazes, o que é fundamental para a implementação de conceitos de Indústria 4.0.

Essas aplicações demonstram a versatilidade e a capacidade das redes Profinet em atender às diversas necessidades da automação industrial moderna, desde a simples troca de dados até o controle complexo de processos e os protocolos de segurança.

Vantagens do Protocolo Profinet

Além das vantagens já mencionadas, o Profinet se destaca por sua escalabilidade e capacidade de suportar uma grande quantidade de dispositivos na mesma rede, com configuração e manutenção simplificadas por meio de ferramentas de software intuitivas. 

A eficiência do protocolo contra interferências e a capacidade dele de priorizar o tráfego de dados críticos asseguram a continuidade operacional mesmo em condições adversas.

Como configurar o protocolo

1º passo - Planejamento da rede:

• defina a topologia da rede Profinet que melhor se adapta às suas necessidades (linha, estrela, anel ou mista);
• escolha os dispositivos e componentes que serão conectados à rede, considerando a compatibilidade com o Profinet.

2º passo - Instalação física:

• instale os dispositivos e conecte-os usando cabos Ethernet industriais;
• assegure-se de que a infraestrutura de rede (switches e roteadores) suporte o protocolo Profinet e a velocidade de comunicação desejada.

3º passo - Configuração de endereços IP:

• atribua endereços IP estáticos a cada dispositivo na rede Profinet ou configure um servidor DHCP para atribuição dinâmica de IPs.

4º passo - Utilização de software de configuração:

• utilize um software de configuração, como o TIA Portal (para dispositivos Siemens) ou ferramentas equivalentes para outros fabricantes;
• importe os modelos GSD (General Station Description) dos dispositivos, que contêm informações específicas deles, para a rede Profinet.

5º passo - Mapeamento dos dispositivos:

• no software de configuração, identifique e adicione cada dispositivo Profinet à sua rede, utilizando os endereços IP previamente definidos;
• configure os parâmetros de comunicação, como taxa de transferência e prioridades de dados.

6º passo - Testes de conexão:

• realize um teste de ping para cada dispositivo para verificar a comunicação na rede;
• use o software de configuração para diagnosticar a conexão e a comunicação entre os dispositivos.

7º passo - Configuração de funções de segurança:

• Configure as funções de segurança de rede para proteger a comunicação contra acessos não autorizados e ataques cibernéticos.

8º passo - Implementação e monitoramento:

• coloque a rede em operação e utilize ferramentas de monitoramento em tempo real para garantir o desempenho adequado;
• acompanhe o estado dos dispositivos e da rede por meio de diagnósticos proporcionados pelo software de configuração.

9º passo - Manutenção e atualizações:

• Regularmente, verifique se há atualizações de firmware para os dispositivos Profinet e atualize o software de configuração para garantir compatibilidade e a segurança.

Esse passo a passo é um guia geral e pode variar dependendo dos dispositivos específicos e das necessidades de sua rede industrial. Dessa forma, para instruções detalhadas e específicas, consulte a documentação técnica dos dispositivos e do software de configuração que você está utilizando.

Integração de Profinet com sistemas de automação

A integração do Profinet com sistemas de automação existentes abre um leque de possibilidades para otimizar processos, aumentar a eficiência e implementar soluções inovadoras de monitoramento e controle. 

A transição para o Profinet pode ser feita gradualmente, permitindo que as empresas atualizem seus sistemas sem interrupções significativas.

Saiba mais sobre automações industriais!

Neste artigo, vimos que a jornada rumo à automação industrial é contínua e repleta de descobertas. As redes Profinet são apenas uma das muitas ferramentas que facilitam essa transição, proporcionando eficiência, confiabilidade e uma visão futurista sobre o que é possível alcançar com a automação. 

À medida que exploramos novas fronteiras na automação industrial, as soluções baseadas em Profinet continuam a abrir novos caminhos, permitindo que as indústrias se adaptem às demandas em constante mudança do mercado e da tecnologia. 

Contudo, para uma compreensão mais profunda das potencialidades da automação industrial e como as redes Profinet se encaixam nesse cenário, convidamos você a explorar mais sobre o tema e conferir o nosso artigo “7 exemplos de automações industriais para você conhecer”.

Mergulhe no mundo da automação industrial e veja como tecnologias avançadas como o Profinet estão moldando o futuro da produção!